Quantumcomputer verslaat supercomputer?

In een artikel van de NRC wordt gemeld dat een kwantumcomputer van Google een supercomputer verslagen zou hebben. Als dat waar zou zijn dan heeft de kwantumcomputer nu de zogenaamde kwantumsuperioriteit bereikt.

Foto Google, Eric Lukero

De kwantumprocessor, met 54 Qubits waarvan één het niet deed, presteerde het om binnen 200 seconden een willekeurige reeks van 53 bits te produceren met een bepaalde verdeling. Dat is iets wat zelfs een supercomputer niet kan aangezien de processen van een klassieke computer met bits die of 1 of 0 zijn fundamenteel niet willekeurig zijn. Dat is zelfs ongewenst. Elke Qubit van een kwantumcomputer kan daarentegen ‘tegelijkertijd’ in beide toestanden zijn. Als je die Qubits met elkaar kunt koppelen zonder ze te ‘verstoren’, dat heet verstrengelen, dan kun je met 54 Qubits in principe 254 (~ 250 miljoen) berekeningen parallel uitvoeren.

Het verstrengelen van zoveel Qubits is een technische prestatie van de 1e orde. Qubits zijn zeer instabiel, wat wil zeggen dat ze al na zeer korte tijd, een paar milliseconden, kunnen ‘vervallen’ naar een ‘harde’ 1 of 0. En dan hebben we weer een gewone bit. Verstrengelen van instabiele componenten vermenigvuldigt min of meer die instabiliteit per toegevoegde component. Wat die bepaalde verdeling waarin die willekeurige getallen gegenereerd moesten worden zegt het artikel helaas niet, maar ik neem aan dat je in 200 seconden een enorme hoeveelheid willekeurige getallenreeksen kunt produceren waarbij je er dan wel die reeksen uit moet vissen die aan dat speciale criterium voldoen.

Het artikel geeft geen verdere bijzonderheden wat mij aanleiding geeft om mijn eigen gedachten hier enigszins de vrije uitloop te gunnen. Een via het internet aan te schaffen QRNG heeft een processor van rond de 45 Mhz, dus die produceert denk ik willekeurige nullen en enen in dat tempo, 45 miljoen per seconde. Met 53 parallel geschakelde QRNG’s heb je na 200 seconden 9 miljard willekeurige reeksen van 53 bits gegenereerd. Nu moet je die reeks die aan die speciale voorwaarde voldoet er nog tussenuit kunnen vissen wat wellicht zelfs voor een supercomputer een heftige taak zou kunnen zijn. Maar als je die speciale voorwaarde van te voren kunt opleggen aan die 53 Qubits en dan heb je na één operatie al meteen de goede uitkomst.

Ik ben heel benieuwd naar meer bijzonderheden en vooral hoe men van te voren de gewenste beperkingen op heeft weten te leggen aan de quantumprocessor van Google. En ook waarom ze toch nog 200 seconden nodig hadden.