IBM och University of Chicago hävdar verifierad kvantfördel

En kvantdator arbetar med sannolikheter och är mycket känslig för störningar. När en klassisk dator räknar fel kan resultatet ofta kontrolleras genom en ny beräkning. För en kvantberäkning som är för svår för en klassisk dator är den kontrollen betydligt mer komplicerad.

Med "verifierad kvantfördel" menas därför i praktiken två saker samtidigt: kvantdatorn ska utföra en uppgift som klassiska datorer inte klarar inom rimlig tid, och forskarna ska kunna visa att resultatet inte bara är brus eller ett felaktigt utfall .

70 logiska kvantbitar på en Heron-processor

Experimentet kördes på en IBM Quantum Heron-processor. Forskarna kodade 70 logiska kvantbitar, där flera fysiska kvantbitar används tillsammans för att skydda den information som beräkningen behöver .

Kretsen innehöll:

• 2 415 logiska tvåkvantsbitaroperationer
• 468 logiska T-grindar, som används för att göra kvantkretsar universella och mer beräkningsmässigt kraftfulla
• en beräkningstid på cirka 15 minuter
• en logisk felfrekvens som enligt rapporteringen var ungefär tio gånger lägre än felfrekvensen hos de underliggande fysiska kvantbitarna

Själva uppgiften var ett samplingproblem – ett problem där datorn ska generera värden från en bestämd sannolikhetsfördelning. Det utformades för att vara svårt att simulera klassiskt, men samtidigt möjligt att kontrollera med den nya metoden.

IBM har publicerat både kretsarna och resultaten i sin Quantum Advantage Tracker och bjudit in andra forskare att försöka upprepa, utmana eller vederlägga resultaten .

Så fungerar den nya spacetime-koden

Den tekniska kärnan är en metod som kallas spacetime-kod. Den är ett strukturerat alternativ till den så kallade random circuit sampling-metoden, som använts i flera tidigare experiment med kvantfördel .

Forskarna byggde huvuddelen av kretsen med Clifford-grindar. Sådana grindar är relativt effektiva att simulera klassiskt och lämpar sig för feldetektering. Därefter placerade de strategiskt ut T-grindar – icke-Clifford-operationer som behövs för universell kvantberäkning – utan att förlora kretsens möjlighet att upptäcka fel .

Det innebär att systemet kan leta efter fel under själva beräkningen, i stället för att en klassisk dator först i efterhand måste kontrollera ett resultat som den kanske inte kan återskapa .

Teamet beräknade en nedre gräns för beräkningens fidelity, alltså hur väl det faktiska utfallet överensstämmer med den avsedda kvantberäkningen. Gränsen uppgavs vara 0,284 med 95 procents statistisk konfidens . IBM och samarbetspartnerna beskriver detta som första gången ett experiment med kvantfördel har gett en matematiskt underbyggd gräns för resultatets tillförlitlighet .

Priset för verifieringen var högt: experimentet krävde 860 gånger fler körningar än en motsvarande körning utan detta feldetekteringsupplägg. Endast omkring 28 procent av körningarna klarade filtret . Den stora överkostnaden är därför fortfarande ett betydande hinder för praktiska tillämpningar.

Ett större IBM-paket med tre forskningsartiklar

Tillkännagivandet omfattade egentligen tre förtryck som publicerades på arXiv den 27 och 28 juli. De använde olika metoder för att stärka tilliten till kvantberäkningar som är svåra att simulera klassiskt .

• IBM och University of Chicago rapporterade det logiska kretsförsöket med 70 logiska kvantbitar.
• IBM och Qedma Quantum Computing använde Qedmas programvara QESEM för felreducering och studerade långlivad dynamik i system med upp till 74 kvantbitar. Resultaten jämfördes bland annat med klassiska simuleringar från RIKEN och BlueQubit samt hårdvarukontroller på Quantinuum .
• IBM och Algorithmiq demonstrerade en kvantfördel i simuleringen av ett heterogent kvantmaterial – ett problem som hade legat öppet i Quantum Advantage Tracker i åtta månader .

Externa forskare har samtidigt påpekat att Qedma- och Algorithmiq-artiklarna inte uttryckligen hävdade kvantfördel, utan snarare att de visade att klassisk simulering är svår . Ingen av de tre artiklarna hade ännu genomgått sakkunniggranskning .

Invändningarna kvarstår

Kvantforskningsfältet har en historia av stora fördelspåståenden som senare har mött invändningar. Den långvarige kritikern Gil Kalai har hävdat att brus fortfarande kan undergräva resultaten .

Även om spacetime-koden fungerar som beskrivet är 860 gånger högre körningskostnad en allvarlig praktisk begränsning. Det återstår dessutom att visa att metoden kan skalas från ett specialdesignat verifierbart problem till uppgifter med tydlig kommersiell nytta .

Resultaten bör därför läsas som ett forskningspåstående i väntan på oberoende granskning – inte som att kvantdatorer redan har ersatt klassiska superdatorer i allmänhet.

IBM kopplar genombrottet till stora affärsplaner

Samma dag som forskningsresultaten presenterades talade IBM:s vd Arvind Krishna med CNBC-programmet Mad Money om teknikens ekonomiska potential . Han sade att kvantteknik kan få en "mätbar påverkan" på IBM:s intäkter och resultat 2028 eller 2029 . Krishna uppgav också att IBM är "ganska övertygat" om att kvantberäkningar kan skapa värden på totalt 1 000 miljarder dollar före slutet av 2030-talet .

IBM meddelade i juni 2026 att företaget planerar att investera mer än 10 miljarder dollar under fem år i kvantteknik. Investeringarna ska omfatta forskning och utveckling, tillverkning, felkorrigering, programvara och partnerskap i ekosystemet . Företaget säger dessutom att det fortfarande följer sin plan om en storskalig feltolerant kvantdator till 2029 .

En planerad fristående fabrik för kvantchip får delvis stöd genom ett åtagande på 1 miljard dollar från USA:s handelsdepartement .

Vad resultatet kan betyda

Om resultaten klarar sakkunniggranskning kan experimentet bli ett av de starkaste beläggen hittills för att kvantdatorer har passerat en viktig tröskel: inte bara att genomföra en svår beräkning, utan också att kunna säga något robust om huruvida svaret är korrekt.

Men formuleringen kräver försiktighet. Problemet valdes specifikt för att vara både svårt att simulera och möjligt att verifiera. Metoden har stor beräkningsmässig överkostnad, och forskningsartiklarna är fortfarande förtryck.

Det mest betydelsefulla med IBM:s resultat är därför kanske inte att kvantdatorer redan har blivit allmänt användbara, utan att vägen mot verifierbara och tillförlitliga kvantberäkningar ser mer konkret ut än tidigare.