Laptop slog kvante

Det, vi troede, vi vidste

Argumentet for kvantecomputeren er, at den skal løse de problemer, hvor almindelige computere må give op. Det gælder især kvantefysikkens egne systemer, hvor mange partikler bliver viklet ind i hinanden, så den samlede bølgefunktion, altså den matematiske beskrivelse af systemet, vokser eksplosivt i kompleksitet.

Derfor har kvantesimulering været et af de stærkeste argumenter for kvantecomputere. Når naturen selv er kvantemekanisk, virker det nærliggende, at en kvantemaskine også er det bedste redskab til at efterligne den. Sidste år hævdede en stor forskergruppe da også i tidsskriftet Science, at de med en slags specialiseret kvantecomputer havde beregnet dynamikken i et kompliceret kvantesystem på en måde, som klassiske computere ikke kunne matche.

Det, vi ved nu

Nu har en lille gruppe forskere ved Flatiron Institute og Boston University angrebet samme type problem med en almindelig computer, avanceret matematik samt specialiseret software, og i en ny artikel i Science har de vist, at det er lykkedes dem at få resultater, der stemmer med kvantecomputerens.

Nøglen var såkaldte tensornetværk, hvor ideen er, at man ikke gemmer hele den enorme bølgefunktion direkte, for den bliver hurtigt alt for stor. I stedet komprimeres informationen om kvantetilstanden i en matematisk struktur, omtrent som i en zipfil. Dermed kunne forskerne beskrive systemets dynamik uden at bygge en kvantecomputer først.

Det mest elegante ved historien er, at nogle af de første beregninger blev udført på en almindelig laptop. Kvantecomputeren blev altså ikke slået af et enormt supercomputercenter, men af en bedre måde at formulere problemet på.

Men …

Studiet viser ikke, at kvantecomputeren bliver overflødig, og forskerne understreger selv, at næste skridt, som for eksempel systemer med elektroner, der kan bevæge sig mellem forskellige steder, bliver langt vanskeligere.

Men læren er, at kvantefordel ikke er noget, man kan erklære én gang for alle. Den skal måles mod de bedste klassiske metoder og ikke mod gårsdagens.
Jens Olaf Pepke Pedersen

ScienceDaily, 20. juli