IBM und Universität Chicago demonstrieren „Quantenvorteil“ mit 70 logischen Qubits

IBM und Forscher der Universität Chicago haben am 30. Juli einen Meilenstein verkündet: eine Quantenberechnung, die nach ihrer Einschätzung die grundlegenden Kriterien für einen „Quantenvorteil“ erfüllt – Berechnungen, die über das hinausgehen, was führende klassische Simulationsmethoden erreichen können, verbunden mit der Gewissheit, dass die Ergebnisse korrekt sind.

In ihrer Arbeit „Sampling hard circuits with verifiably high fidelity“ führte das Team eine der weltweit größten Fehlerkorrektur-Demonstrationen durch: 70 logische Qubits, abgeschirmt vor Fehlern, mit 2.415 logischen Zwei-Qubit-Operationen und 468 logischen T-Gattern. Da die Schaltkreise kodiert waren, lagen die effektiven logischen Fehlerraten zehnmal niedriger als die physikalischen. Die Berechnung dauerte auf IBM-Hardware etwa 15 Minuten – eine Aufgabe, die viele führende klassische Simulationsansätze nicht in vertretbarer Zeit bewältigen konnten. Die Schaltkreise und Ergebnisse sind offen auf dem Quantum Advantage Tracker veröffentlicht.

„Wir sind jetzt fest im Zeitalter des Quantenvorteils angekommen“, sagte Jay Gambetta, Direktor von IBM Research. Die Arbeit nimmt sich auch des Vertrauensproblems des Quantenrechnens an: Je schwieriger die Probleme werden, desto undurchführbarer wird die klassische Verifikation. Das Team nutzte daher eine strukturierte Alternative zum Random Circuit Sampling, die dieselbe Härte beibehält, aber Fehler während der Berechnung erkennen kann.

Am selben Tag kündigten Algorithmiq und IBM eine zweite Demonstration an: eine Simulation heterogener Quantenmaterie auf einem IBM-Heron-Prozessor, die seit acht Monaten offener Kritik auf dem Quantum Advantage Tracker standhält, ohne dass eine klassische Methode die Ergebnisse über den gesamten Problembereich zuverlässig reproduzieren konnte. Algorithmiq veröffentlicht außerdem monoprop als Open Source – ein Benchmark-Paket, mit dem jede Gruppe Quantenvorteils-Behauptungen belastbar testen kann. Wie CEO Sabrina Maniscalco sagte: „Für eine exponentielle Technologie wie Quantencomputing ist ein verifiziertes, offen umstrittenes Beispiel für einen Vorteil der Wendepunkt: der Beweis, dass die Kurve real ist und nicht nur eine Projektion.“