IBM claimt dat het tijdperk van quantumvoordeel is aangebroken: drie geverifieerde demonstraties overtreffen klassieke computers

Wat is 'quantumvoordeel'?

Quantumvoordeel is het punt waarop een quantumcomputer een taak nauwkeuriger, goedkoper of efficiënter kan uitvoeren dan welke bekende klassieke methode dan ook . IBM's gepubliceerde raamwerk (arXiv:2506.20658) vereist twee criteria: ten eerste moet de juistheid van de quantumoutput rigoureus worden gevalideerd; ten tweede moet de quantumberekening superieure efficiëntie, kosteneffectiviteit of nauwkeurigheid aantonen in vergelijking met klassieke benaderingen . Deze drie onderzoeken zijn opgezet om gelijktijdig aan beide criteria te voldoen .

De drie demonstraties

1. IBM & Algorithmiq: Simulatie van een quantummateriaal buiten het klassieke bereik

Dit onderzoek simuleerde een heterogeen quantummateriaal, ontworpen door Algorithmiq, op een IBM Quantum Heron-processor. Het model vangt programmeerbare quantumtoestand waarin informatiestroom, lokalisatie en interferentie kunnen worden afgestemd – een probleemklasse die relevant is voor het ontwerpen van katalysatoren en batterij-elektrolyten .

Belangrijkste resultaat: Acht maanden nadat het probleem voor het eerst werd gepubliceerd op de Quantum Advantage Tracker, kon geen enkele klassieke methode betrouwbare resultaten produceren voor het volledige probleemgebied .

Hoe ze het antwoord hebben geverifieerd: Klassieke simulatoren produceerden onderling tegenstrijdige voorspellingen – ze konden het niet eens worden over het juiste antwoord. Het team ontwikkelde een 'betrouwbaar quantumcomputing'-raamwerk met behulp van ruismanipulatie: ze injecteerden opzettelijk gecontroleerde ruis, pasten gate-calibraties aan en voerden de berekening uit op meerdere IBM-processoren. Het quantumresultaat bleef stabiel onder wisselende ruiscondities, wat bewijs leverde dat de werkelijke fysieke waarde correct werd berekend .

Uitnodiging aan de gemeenschap: Algorithmiq heeft monoprop als open-source beschikbaar gesteld, zijn eigen beste klassieke methode voor het simuleren van moleculaire grondtoestanden, zodat elke onderzoeksgroep deze kan gebruiken om toekomstige claims van quantumvoordeel te toetsen .

2. IBM & Universiteit van Chicago: 70 logische qubits met foutcorrectie

Dit onderzoek gebruikte een nieuwe constructie van gecodeerde (foutgecorrigeerde) quantumcircuits om een van de grootste demonstraties van logisch quantumcomputeren ooit gerapporteerd uit te voeren: 70 logische qubits, die 2.415 logische twee-qubit-bewerkingen en 468 logische T-poorten uitvoerden. De logische foutpercentages waren 10× lager dan de onderliggende fysieke foutpercentages, wat bevestigt dat de foutcorrectie effectief werkte .

Belangrijkste resultaat: De quantumberekening was in ongeveer 15 minuten voltooid. Toonaangevende klassieke simulatiemethoden hadden te maken met onbetaalbare rekentijden voor een equivalente taak .

Hoe ze het antwoord hebben geverifieerd: Het team ontwikkelde een gestructureerd alternatief voor random circuit sampling (RCS) dat dezelfde moeilijkheidscriteria behoudt, maar foutdetectie tijdens de berekening mogelijk maakt, wat statistisch vertrouwen geeft in de betrouwbaarheid van de output .

Uitnodiging aan de gemeenschap: De circuits en resultaten zijn openlijk vrijgegeven op de Quantum Advantage Tracker voor benchmarking door de gemeenschap .

3. IBM & Qedma: Veel-deeltjesfysica op 74 qubits, gekruisvalideerd op gevangen ionen

Dit onderzoek gebruikte Qedma's QESEM-foutmitigatiesoftware op IBM Quantum Heron-processoren om de dynamica van een 2D Floquet Ising-model (een aangedreven magnetisch systeem) te bestuderen in systemen van maximaal 74 qubits, waarbij complexe, langlevende quantumoscillaties werden opgelost die klassieke methoden niet consistent konden reproduceren .

Belangrijkste resultaat: Klassieke simulaties die werden uitgevoerd op Fugaku (een van de krachtigste supercomputers ter wereld, via RIKEN) en methoden van BlueQubit konden niet consistent overeenkomen op de schaal die door de quantusexperimenten werd bereikt, terwijl de door foutmitigatie behandelde quantumresultaten consistent bleven .

Hoe ze het antwoord hebben geverifieerd: Een drielaagse strategie: (1) onpartijdige foutmitigatie werd vergeleken met klassieke berekeningen op kleinere schaal waar klassieke methoden nog betrouwbaar zijn; (2) vervolgens werd een schaalbare mitigatiebenadering uitgebreid naar grotere formaten; en (3) onafhankelijke validatie op meerdere platforms op Quantinuum's systemen met gevangen ionen bevestigde dat de waargenomen fysica niet specifiek was voor IBM's hardware .

Uitnodiging aan de gemeenschap: De quantumcircuits en resultaten zijn openbaar gemaakt op de Quantum Advantage Tracker voorafgaand aan de arXiv-preprint .

Overkoepelende thema's

De Quantum Advantage Tracker

Alle drie de teams hebben hun problemen en resultaten gepubliceerd op IBM's open-source Quantum Advantage Tracker – een uniek gemeenschapsplatform voor het systematisch vergelijken van quantum- en klassieke methoden in realtime . Elke onderzoeksgroep kan proberen de quantumclaims te weerleggen met betere klassieke algoritmen, en de tracker zal de vergelijking openlijk weergeven .

Het vertrouwensverificatieprobleem

Een aanhoudende kritiek op eerdere claims van quantumoverwicht (zoals Google's Sycamore-experiment uit 2019) was dat de quantumoutput niet onafhankelijk kon worden geverifieerd. IBM's belangrijkste bijdrage in alle drie de artikelen is een methodologie om vertrouwen op te bouwen in quantumresultaten, zelfs wanneer klassieke verificatie onmogelijk is: stabiliteitscontroles door ruismanipulatie, foutdetecterende circuitconstructies en validatie op meerdere platforms op verschillende hardware .

De weg vooruit

Jay Gambetta, directeur van IBM Research, stelde: "Quantumcomputers hebben het punt bereikt waarop ze bewijs kunnen leveren van de fundamentele criteria voor voordeel: ze kunnen toonaangevende klassieke methoden overtreffen en ze kunnen tegelijkertijd resultaten produceren die we kunnen vertrouwen" . In juni 2026 heeft IBM meer dan $10 miljard toegezegd aan zijn quantumroadmap, met als doel een fouttolerante quantumcomputer (IBM Quantum Starling) in 2029 .