In una svolta ironica, i fisici hanno dimostrato che la stessa proprietà che può essere utilizzata per dimostrare che i dispositivi di calcolo quantistico possono risolvere alcuni problemi che i computer classici non possono, rende anche impossibile certificare in modo efficiente che questa "supremazia quantistica" è stata effettivamente raggiunta, per un'ampia varietà di schemi. Nell'informatica quantistica, il tema della certificazione è cruciale per verificare formalmente la superiore potenza di calcolo dei dispositivi quantistici.

La squadra tedesca, Dominik Hangleiter, Martin Kliesch, Jens Eisert, e Christian Gogolin, ha pubblicato un articolo sul loro lavoro sulla certificazione della supremazia quantistica in un recente numero di Lettere di revisione fisica.

"Dimostriamo rigorosamente un'intuizione che molti nel settore hanno condiviso, vale a dire, che la certificazione degli schemi di campionamento casuale proposti per una dimostrazione di supremazia quantistica richiede esponenzialmente molti campioni, "Hangleiter, alla Libera Università di Berlino, detto Phys.org . "Uno dei risultati più intriganti del nostro lavoro è che ciò è dovuto alla stessa proprietà che consente di dimostrare in primo luogo la durezza approssimativa del campionamento, vale a dire, la planarità delle distribuzioni campionate. Il nostro lavoro indica anche una potenziale via d'uscita da questo dilemma:protocolli di certificazione interattivi o quantistici".

Il termine "supremazia quantistica" si riferisce alla possibilità che i dispositivi di calcolo quantistico possano risolvere alcuni problemi che sono praticamente impossibili da risolvere per i computer classici. Un problema considerato intrattabile per i computer classici è il campionamento casuale da determinate distribuzioni molto piatte (in cui tutti i risultati sono quasi ugualmente probabili) su set di dati esponenzialmente grandi.

Attualmente, non universale, computer quantistico tollerante ai guasti è disponibile per sperimentare, ma si pensa che anche i limitati dispositivi quantistici oggi disponibili siano in grado di eseguire il compito di campionamento casuale. Intuitivamente, questo perché i dispositivi quantistici possono preparare uno stato nella corretta sovrapposizione di tutti gli elementi di un insieme, mentre i dispositivi classici devono accedere alle probabilità esponenzialmente molte una per una.

Uno dei limiti di tutti i dispositivi fisici (quantistici o classici) è che sono in grado di eseguire solo un campionamento approssimativo. Quindi, per dimostrare la supremazia quantistica, i ricercatori devono dimostrare che il campionamento approssimativo di un dispositivo quantistico è abbastanza vicino al campionamento ideale in modo che sia ancora intrattabile per i computer classici.

Tutte le prove attuali di questo concetto, che si chiama durezza di campionamento approssimativa, usa i piccoli secondi. Nel compito di campionamento casuale, una distribuzione è scelta a caso. Essenzialmente, piccoli secondi significano che la distribuzione scelta casualmente si concentra intorno alla distribuzione uniforme ed è quindi molto piatta.

Nel nuovo giornale, i ricercatori mostrano che i piccoli secondi impediscono anche una certificazione efficiente dai soli campioni. Questo è, le distribuzioni campionarie con momenti piccoli al secondo non possono essere certificate con polinomialmente molti campioni, ma invece richiedono esponenzialmente molti campioni. Ciò rende la certificazione inefficiente e irrealistica da eseguire in un ragionevole lasso di tempo.

I risultati valgono per una varietà di schemi di campionamento ampiamente utilizzati, compreso il campionamento dei bosoni e il campionamento del circuito casuale universale, tra gli altri. Però, i risultati non significano che una certificazione efficiente sia necessariamente impossibile con qualsiasi metodo. I ricercatori sperano che, Invece, i risultati motiveranno lo sviluppo di schemi di certificazione alternativi, così come prove di durezza di campionamento approssimativa che si applicano a distribuzioni con momenti secondi maggiori.

"Il nostro lavoro guida la strada per cercare schemi di certificazione fattibili, "Ha detto Hangleiter. "In particolare, spesso ha senso utilizzare la conoscenza specifica del dispositivo per sfruttare la certificazione. Una direzione della ricerca è sviluppare schemi di certificazione specifici del dispositivo sia per schemi di campionamento quantistico, ma pensando oltre, anche per compiti più elaborati che possono essere eseguiti su computer quantistici.

"Gli schemi di campionamento quantistico sono proposte di supremazia quantistica molto 'pulite', nel senso che consentono un argomento di durezza teorico della complessità. Allo stesso tempo, non hanno applicazioni reali (ancora). Una seconda direzione di ricerca è sviluppare schemi che siano fattibili su dispositivi a breve termine e tuttavia difficili, che risolvono anche un compito utile, così come per trovare applicazioni per i noti schemi di campionamento."

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