Ang Quantum Computing ay Nakamit ang Walang Kondisyong Exponential na Pagpapabilis

Ang dating ipinahayag lamang sa papel ay ngayon naipakita sa aksyon. Ang pangako ng quantum computing ay natupad na sa realidad, dahil nila higpitan ang mga klasikong computer nang exponential at walang kondisyon¹.

Para dito, isang koponan ng mga mananaliksik, pinamunuan ni Daniel Lidar, propesor ng Electrical & Computing Engineering sa USC Viterbi School of Engineering, ang gumamit ng matalinong error correction at ng makapangyarihang 127-qubit na processor ng IBM na nagbigay-daan sa kanila na tackle ng isang bersyon ng Simon’s problem, na nagpapakita na ang mga quantum machine ay ngayon nakalalampas na sa mga limitasyong klasikong.

How Quantum Computing Overcomes Classical Limits and Noise

Sa loob ng mga dekada, ang klasikong computing ang naging pamantayan. Gayunpaman, sa mga nakaraang taon, ang quantum computing ay nakaranas ng makabuluhang pag-unlad. 

Isang umuusbong na larangan ng agham ng kompyuter, ang quantum computing ay gumagamit ng mga prinsipyo ng quantum theory (na nagpapaliwanag sa kalikasan at pag-uugali ng materya at enerhiya sa antas ng atomiko at subatomiko) upang labis na mapabilis ang bilis ng komputasyon.

Sa pamamagitan ng quantum physics, layunin ng quantum computing na lutasin ang mga problemang napakakumplikado para sa mga klasikong computer na araw-araw nating ginagamit. Sa katunayan, maaaring lutasin ng quantum computing ang ilang kumplikadong simulation problem na aabutin pa ng tradisyonal na supercomputer ng daan-daang libong taon.

Ang pagkamit ng tunay na algorithmic advantage laban sa mga klasikong computer ay isa sa mga pangunahing layunin ng quantum computing upang mapahintulutan ang mga susunod na breakthrough sa kimika, cryptography, optimization, at iba pang larangan.

Gayunpaman, nangangailangan ito ng espesyal na hardware at mga algorithm na sinasamantala ang mga quantum property tulad ng superposition at entanglement. Gayundin, ang ingay ay isang malaking problema para sa mga quantum computer.

Ang pagpapatunay ng algorithmic advantage laban sa mga klasikong computer sa kasalukuyang hindi perpekto at maingay na quantum hardware ay nananatiling hamon.

Sinimulan na ng mga taga‑disenyo na tuklasin ang mga bagong solusyon tulad ng NISQ machines, ngunit ang mga maingay na intermediate‑scale quantum (NISQ) device ay gumagana lamang sa relatibong maliit na sukat na ilang daang qubits.

Bukod pa rito, sila ay madaling maapektuhan ng pagbaba ng performance dahil sa decoherence (ang pagkawala ng quantum coherence, na kinabibilangan ng pagkawala ng impormasyon ng isang sistema patungo sa kapaligiran nito) at mga control error. 

Kaya, nakatuon ang pansin sa pagpapabilis ng algorithmic quantum sa mga device na ito, na simpleng scaling advantage lamang. Bagaman maraming ganitong uri ng demonstrasyon ang nagawa, ang komplikasyon ng mga problemang pinili ay nakasalalay sa kahirapan ng isang limitadong hanay ng klasikong algorithm o mga conjecture sa computational complexity.

Kamakailan, isang algorithmic quantum speedup na hindi umaasa sa hindi pa napatunayang mga palagay ay ipinakita sa oracle model. Ipinakita ito para sa isang Bernstein‑Vazirani algorithm, na naobserbahan nang ilagay sa isang IBM Quantum processor na inalis ang hindi gustong ingay sa pamamagitan ng dynamical decoupling (DD), isang karaniwang teknik sa pag‑suppress ng error para sa mga NISQ device. 

Ngayon, tinutugunan ng pangkat ng pananaliksik mula sa University of Southern California ang isyu ng ingay sa pamamagitan ng pagpapatupad ng isang bersyon ng Simon’s problem. Ito ay isang kilalang halimbawa kung saan, sa teorya, maaaring lutasin ng mga quantum algorithm ang isang gawain nang exponential na mas mabilis kaysa sa kanilang klasikong katapat, nang walang kondisyon.

Ang Simon’s problem ay isang ninuno ng Shor’s algorithm, na maaaring gamitin upang pasimulan ang larangan ng quantum computing. 

Ito rin ay kabilang sa mga orihinal na problema na may napatunayang exponential quantum speedup, bagaman sa Oracle model. Ang problema ay nangangailangan ng exponential na oras upang malutas sa isang klasikong computer, ngunit sa isang walang ingay na quantum computer, linear lamang ang oras na kinakailangan, kung bibilangin ang Oracle queries, ngunit hindi natin isinasama ang mga mapagkukunan na ginugol sa pagpapatupad nito.

Sa problemang ito, ang Abelian hidden subgroup ay kinabibilangan ng identity at isang lihim na string b na ang layunin ay matukoy si b, kaya sa madaling salita ay paghahanap ng isang nakatagong paulit‑ulang pattern sa isang matematikal na function.

Sa mas simpleng salita, ito ay parang isang laro ng hulaan, kung saan sinusubukan ng mga manlalaro na hulaan ang isang lihim na numero, na hindi alam ng sinuman maliban sa tagapag‑host ng laro, na tinatawag na “oracle.”

Ang banal na numero ay ibinubunyag kapag nakahula ang isang manlalaro ng dalawang numero kung saan ang mga sagot na ibinigay ng oracle ay magkapareho, at nananalo ang manlalarong iyon. Kumpara sa mga klasikong manlalaro, ang mga quantum na manlalaro ay maaaring manalo sa larong ito nang exponential na mas mabilis. 

Achieving Unconditional Quantum Speedup

Upang tunay na matuklasan ang mga bagong materyales, basagin ang mga code, at magdisenyo ng mga bagong gamot gamit ang tulong ng mga quantum computer sa pamamagitan ng pagpapabilis ng komputasyon, kailangan nilang maging functional.

Ngunit tulad ng nabanggit natin kanina, ang ingay o mga error ay humaharang. Ang mga error na nalilikha sa panahon ng komputasyon sa isang quantum machine ay nagiging dahilan upang maging mas mahina pa ang mga quantum computer kaysa sa mga klasikong computer. Hanggang ngayon lamang ito nangyari.

Si Lidar mula sa USC ay nagtrabaho sa quantum error correction at nagpakita ng quantum exponential scaling advantage laban sa cloud.

Ito ay detalyado sa papel na ‘Demonstration of Algorithmic Quantum Speedup for an Abelian Hidden Subgroup Problem,’ kung saan si Lidar ay nakipagtulungan sa mga kasamahan mula sa USC at Johns Hopkins.

“May mga naunang demonstrasyon ng mas mapag‑kumbabang uri ng speedup tulad ng polynomial speedup. Ngunit ang exponential speedup ay ang pinaka‑dramatic na uri ng pag‑bilis na inaasahan naming makita mula sa mga quantum computer.”

– Lidar

Ayon kay Lidar, ang pangunahing breakthrough para sa quantum computing ay ang pagpapakita na maaari naming talagang patakbuhin ang buong mga algorithm na may scaling speedup kumpara sa aming pangkaraniwang mga computer. Ngunit tulad ng kanyang paglilinaw, hindi ibig sabihin nito na maaari mong gawin ang mga bagay nang 100x mas mabilis.

Ang ibig sabihin ng scaling speedup ay “habang pinapalaki mo ang laki ng problema sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mas maraming variable, ang agwat sa pagitan ng performance ng quantum at klasikong nagiging mas malaki. At ang exponential speedup ay nangangahulugang ang agwat sa performance ay halos doble para sa bawat karagdagang variable,” paliwanag ni Lidar.

Sinabi niya pagkatapos na ang speedup na ipinakita ng koponan ay “walang kondisyon.” Ngayon, ang ibig sabihin nito ay ang speedup ay hindi nakadepende sa anumang hindi pa napatunayang mga palagay. 

Ang mga naunang claim ng speedup ay nangangailangan ng palagay na walang mas mahusay na klasikong algorithm na maaaring gamitin bilang benchmark para sa quantum algorithm.

Gumamit ang koponan dito ng isang algorithm na binago nila para sa quantum computer upang lutasin ang isang bersyon ng “Simon’s problem.”

Upang makamit ang exponential speedup, “ang susi ay pisilin ang bawat onsa ng performance mula sa hardware: mas maikling circuits, mas matalinong pulse sequences, at statistical error mitigation,” pahayag ng unang may-akda na si Phattharaporn Singkanipa, isang doctoral researcher ng USC.

Naabot ito ng koponan sa apat na magkaibang paraan. Una, nilimitahan ng mga mananaliksik ang input ng data sa pamamagitan ng paglimita sa bilang ng mga pinahihintulutang lihim na numero. Teknikal, ginagawa ito sa pamamagitan ng paglimita sa bilang ng 1 sa binary representation ng hanay ng mga lihim na numero. Nagdulot ito ng mas kaunting quantum logic operations kaysa sa karaniwang kailangan, na nagbawas ng pagkakataon para sa pagbuo ng error.

Pagkatapos, pinagsiksik nila ang kinakailangang quantum logic operations sa pamamagitan ng transpilation, isang proseso ng muling pagsulat ng ibinigay na input upang tumugma sa topology ng isang partikular na quantum device.

Susunod, isang metodong tinatawag na “dynamical decoupling” ang inilapat at ito ang nagkaroon ng pinakamalaking epekto sa kakayahan ng mga mananaliksik na magpakita ng quantum speedup. Ang metodong ito ay kinabibilangan ng pag‑apply ng mga sequence ng maingat na dinisenyong pulses upang ihiwalay ang pag‑ugali ng qubit mula sa maingay na kapaligiran nito at panatilihin ang quantum processing sa tamang landas.

Sa huli, inilapat ng mga mananaliksik ang measurement error mitigation (MEM) upang hanapin at itama ang ilang mga error. Ang layunin ng hakbang na ito ay itama ang mga error na naiwan ng dynamical decoupling dahil sa mga imperpeksyon sa pagsukat ng estado ng mga qubit sa dulo ng algorithm.

Paving the Way to Quantum Utility

Sa pag‑alok ng quantum computing ng malalaking benepisyo sa mga larangan tulad ng logistics, materials science, financial modeling, AI, at cybersecurity sa pamamagitan ng paggamit ng mga quantum mechanical phenomenon upang lutasin ang mga kumplikadong problema, ang merkado ay nakararanas ng makabuluhang kontribusyon at paglago.

Nagsimula na rin ang komunidad na ipakita kung paano maaaring higpitan ng mga quantum processor ang kanilang mga klasikong katapat sa mga tiyak na gawain.

“Ipinapakita ng aming resulta na ang mga quantum computer ngayon ay matibay na nasa panig ng scaling quantum advantage.” sabi ni Lidar, na isa ring propesor ng Chemistry at Physics sa USC Dornsife College of Letters, Arts and Science at co‑founder ng Quantum Elements, isang kumpanyang nagbubukas ng daan patungo sa quantum utility sa sukat at nagkokonekta ng mga gumagamit sa mga quantum computer.

Ilang buwan na ang nakalipas, iniulat ng koponan ng Quantum Elements na² ang isang breakthrough. Ang kanilang bagong teknik, logical dynamical decoupling, ay tinutugunan ang mga logical error, isang patuloy na hamon sa quantum computing.

Ipinakita ng koponan kung paano pinipigilan ng partikular na landas na ito ang mga error na hindi kayang tugunan ng tradisyonal na error correction codes, habang pinananatili ang limitadong footprint ng qubit.

Pinagsama nila ang error correction sa logical dynamical decoupling, na nagbigay-daan sa koponan na mapabuti nang malaki ang fidelity ng mga entangled logical qubits, na nagdadala ng mga praktikal na aplikasyon ng quantum nang mas malapit sa pagiging realidad.

Sa pinakabagong pananaliksik, ayon kay Lidar, “ang quantum performance advantage ay nagiging lalong mahirap pabulaanan,” dahil ang paghihiwalay ng performance ay hindi na maibabalik dahil ang napatunayang exponential speedup ay “walang kondisyon.”

Ipinapakita ng pag‑aaral ang isang hindi mapag‑alinlangang algorithmic quantum speedup para sa isang limitadong Hamming‑weight (HW) na bersyon ng problema gamit ang dalawang magkaibang IBM Quantum processors. Natuklasan ng mga mananaliksik ang pinahusay na quantum speedup kapag protektado ang komputasyon ng DD. Ang paggamit ng MEM ay higit pang nagpalakas ng scaling advantage.

Ginamit ang MEM at dynamical coupling para sa error suppression at binago upang i‑adapt ang problema para sa tunay na mga quantum device. Nakatulong ang mga ito na mapanatili ang quantum coherence at mapabuti ang katumpakan sa kabila ng mga limitasyon ng hardware.

Sa kanilang mga eksperimento, napalapit ng mga mananaliksik ang mga NISQ algorithm sa isang demonstrasyon ng quantum speedup sa pamamagitan ng Shor’s algorithm at binigyang‑diin ang mahalagang papel ng mga quantum error suppression technique sa ganitong demonstrasyon.

“Habang patuloy na umuunlad ang hardware, ang aming approach ay nagbubukas ng daan para sa mas makapangyarihang demonstrasyon ng quantum advantage sa malapit na hinaharap.” 

Sa kabila ng lahat ng ito, wala pang praktikal na aplikasyon ang teknolohiya maliban sa panalong mga guessing game. Totoong ganito rin ang nangyari sa iba pang mga pag‑unlad sa larangan.

“Kailangan natin ng isang ChatGPT moment para sa quantum,” sabi ni Francesco Ricciuti, isang associate sa VC firm na Runa Capital, sa CNBC noong Disyembre nang ilunsad ng Google ang bagong chip na sinasabing isang malaking breakthrough sa quantum computing.

Ang quantum chip ng Google ay tinatawag na Willow, na may 105 qubits at ayon sa ulat ay maaaring bawasan ang mga error “exponentially” habang nadadagdagan ang bilang ng mga qubit. Ang “pag‑crack ng isang pangunahing hamon sa quantum error correction na hinahangad ng larangan sa halos 30 taon,” sabi ni Hartmut Neven, founder ng Google Quantum AI.

Isinagawa ng Willow ang isang komputasyon na aabutin ng pinakamabilis na supercomputer ngayon ng 10 septillion taon, sa loob ng mas mababa sa limang minuto.

“Sinusubukan nilang tukuyin ang isang talagang mataas na problema para sa mga normal na computer na maaari nilang lutasin gamit ang quantum computers. Kamangha‑mangha na magagawa nila iyon, ngunit hindi ito nangangahulugang ito ay kapaki‑pakinabang,” sabi ni Ricciuti noon.

Kahit ang Google ay nagsabi na ang kanilang RCS benchmark ay “walang kilalang real‑world applications” at ang “scientifically interesting simulations of quantum systems,” na kanilang ginawa at nagdala ng mga bagong scientific discoveries ay “nasa loob pa rin ng abot ng mga klasikong computer.”

Gayunpaman, ang higanteng teknolohikal ay nagtatrabaho upang pumasok sa larangan ng mga algorithm na hindi lamang lampas sa abot ng mga klasikong computer kundi pati na rin “kapaki‑pakinabang para sa mga real‑world, commercially relevant problems.”

Mas maaga ngayong taon, sinabi ni Julian Kelly, director ng hardware sa Google Quantum AI, na maaaring “limang taon pa mula ngayon bago magkaroon ng tunay na breakout, isang praktikal na aplikasyon na maaari lamang lutasin sa isang quantum computer.”

Naniniwala rin si Nvidia CEO Jensen Huang na maaaring “maghatid ng napakagandang epekto” ang quantum computing, ngunit binigyang‑diin na ang teknolohiya ay “sobrang komplikado.”

Ayon kay Lidar, “marami pang trabaho ang kailangang gawin bago maipahayag na ang mga quantum computer ay nakasolve ng isang praktikal na real‑world problem.” At iyon ay mangangailangan ng mga speedup na hindi nakadepende sa mga oracle na alam na ang sagot nang maaga. Bukod pa rito, kailangan nating gumawa ng makabuluhang pag‑unlad sa mga pamamaraan upang higit pang mabawasan ang decoherence at ingay.

Gayunpaman, sa pamamagitan ng pagpapakita ng exponential speedups, na dati ay “on‑paper promise” lamang ng mga quantum computer, nakamit ng mga mananaliksik ang isang malaking milestone, na karapat‑dapat ipagdiwang.

Investing in Quantum Technology

Sa pag‑marka ng mga quantum computer ng isang malaking hakbang pasulong sa kakayahan ng kompyutasyon, maraming laboratoryo, unibersidad, kumpanya, at ahensya ng gobyerno sa buong mundo ang nagde‑develop ng teknolohiyang quantum computing. 

Kaya, pagdating sa mga oportunidad sa pamumuhunan, mayroon tayong Amazon (AMZN ), Intel (INTC ), at Microsoft (MSFT ) kasama ng iba pang aktibong nagsusuri ng espasyo. Ngunit ngayon, titingnan natin ang potensyal ng pamumuhunan sa IBM (IBM ), isang pioneer sa quantum hardware. 

International Business Machines Corporation (IBM )

Ang mga 127‑qubit processor ng IBM ay ginamit sa mismong eksperimento ng USC. Noong huling bahagi ng Nobyembre 2021, unang inilunsad ng IBM ang processor na tinawag na Eagle, na sumunod sa 65‑qubit na ‘Hummingbird’ processor na inilunsad noong 2020 at ang 27‑qubit na ‘Falcon’ processor isang taon bago iyon.

Ang USC ay aktwal na isang IBM Quantum Innovation Center, habang ang Quantum Elements ay isang startup sa IBM Quantum Network.

Para sa mga nakatutok na pagsisikap sa larangan, may dedikadong platform ang kumpanya, IBM Quantum, na naglalayong buuin ang kauna‑unang malakihang fault‑tolerant quantum computer. Ang higanteng teknolohikal ay naglalayong maghatid ng isang sistema na eksaktong nagpapatakbo ng 100 milyong gates sa 200 logical qubits pagsapit ng 2029. Sa sistemang ito, i‑“unlock” ng IBM ang unang viable na landas upang maisakatuparan ang buong kapangyarihan ng quantum computing.”

Ang IBM ay nagtatayo ng quantum computer na tinatawag na “Starling” sa kampus nito sa New York, at ito ay susuportahan ng isang malalim, error‑corrected circuit. Ayon sa roadmap nito, nagpaplano rin ang kumpanya ng isang bagong IBM Quantum Nighthawk processor na ilalabas mamaya ngayong taon.

Noong nakaraang buwan, nag‑deploy ito ng Quantum System Two sa isang research center sa Japan. At ngayong linggo, lumahok ang higanteng teknolohikal sa $26 million na round ng pondo ng startup na Qedma kung saan inaasahan ng CEO nito na maipakita ngayong taon “na may kumpiyansa na narito na ang quantum advantage.” Ang Qedma ay available na sa pamamagitan ng IBM’s Qiskit Functions Catalog, na ginagawang accessible ang quantum sa mga end user.

Habang nangunguna sa quantum tech, kilala rin ang kumpanya sa kanyang cloud, AI, at consulting expertise, na ibinibigay nito sa pamamagitan ng Software, Consulting, at Infrastructure segments.

Kung titingnan natin ang performance ng merkado ng IBM, ang kumpanyang may market cap na $268.6 bilyon ay kasalukuyang nagte‑trade sa $289, tumaas ng 30.85% YTD. Ang mga stock ng IBM ay nagkaroon ng magandang takbo na tumaas ng 145% sa nakaraang tatlong taon habang tumatama ng mga bagong taas at ipinoposisyon ang sarili bilang provider ng susunod‑henerasyong enterprise tech.

May EPS (TTM) na 5.85, P/E (TTM) na 49.81, at ROE (TTM) na 21.95%. Ang dividend yield na available sa mga shareholders, samantala, ay kaakit‑akit na 2.31%.

Tungkol sa pinansyal nitong performance, iniulat ng IBM ang 1% pagtaas ng kita nito sa $14.5 bilyon para sa unang quarter ng 2025. Ang GAAP gross profit margin nito ay 55.2% at ang non‑GAAP gross profit margin ay 56.6%. Ang net cash mula sa operating activities ay $4.4 bilyon, habang ang free cash flow ay $2 bilyon.

Iniuugnay ni CEO Arvind Krishna ang pagtaas ng kita, profitability, at free cash flow na lumampas sa inaasahan sa “malakas na demand para sa generative AI,” habang nananatiling “optimistiko ang IBM sa pang‑matagalang oportunidad ng paglago para sa teknolohiya at pandaigdigang ekonomiya.”

Latest IBM Stock News and Developments

Conclusion

Ang pagpapakita ng algorithmic quantum speedup, na sumusukat sa laki ng problema, ay susi sa pagtatatag ng utility ng mga quantum computer. Kaya, ang demonstrasyon ng isang walang kondisyon, exponential na speedup ay nagmamarka ng isang watershed moment sa quantum computing, pinatutunayan na ang mga device ngayon ay maaaring lumampas sa mga limitasyong klasikong.

Ang tagumpay na ito ng mga mananaliksik ay malaki ang pagpapalawak ng saklaw ng quantum speedups para sa mga oracular algorithm, pinalalawak ang hangganan ng empirical quantum advantage results, at nagtuturo sa mga praktikal na algorithm na sa wakas ay nasa abot‑tanaw.

Sa pangkalahatan, ang paglalakbay ng mga quantum computer patungo sa praktikal, pang‑araw‑araw na aplikasyon ay patuloy na umuunlad, kasama ang patuloy na mga pag‑unlad upang i‑unlock ang buong kapangyarihan ng quantum technology!

I‑click dito para sa listahan ng mga nangungunang quantum computing companies.

Studies Referenced:

1. Singkanipa, P.; Kasatkin, V.; Zhou, Z.; Quiroz, G.; Lidar, D. A. Demonstration of Algorithmic Quantum Speedup for an Abelian Hidden Subgroup Problem. Phys. Rev. X 2025, 15 (2), 021082. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.15.021082
2. Vezvaee, A.; Tripathi, V.; Morford-Oberst, M.; Butt, F.; Kasatkin, V.; Lidar, D. A. Demonstration of High-Fidelity Entangled Logical Qubits using Transmons. arXiv 2025, arXiv:2503.14472. https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.14472