Демонстрация того, что квантовый компьютер может решать задачи быстрее, чем классические суперкомпьютеры.Квантовое превосходство — это рубеж, на котором квантовый компьютер выполняет вычисление, практически невозможное для любого классического суперкомпьютера, независимо от доступного времени или ресурсов. Речь идет не о превосходстве над классической машиной во всех задачах, а о демонстрации явного и недвусмысленного преимущества в конкретной, четко определенной задаче. Это понятие крайне важно, поскольку оно дает первое экспериментальное доказательство того, что квантовая механика может быть использована для вычислений способом, принципиально превосходящим классическую физику.
Термин был введен Джоном Прескиллом в 2012 году. Первая заявленная экспериментальная демонстрация была выполнена процессором Sycamore компании Google в 2019 году, за ней последовал китайский фотонный процессор Цзючжан в 2020 году, а затем и улучшения, такие как Цзючжан 4.0.
Демонстрация обычно включает тщательно разработанную задачу, которая проста для квантового процессора, но экспоненциально сложна для классического. Например, выборка выходного распределения случайной квантовой схемы или бозонная выборка с фотонами. Квантовый компьютер выполняет эксперимент и выдает результаты; классические суперкомпьютеры затем пытаются воспроизвести те же результаты, используя лучшие известные алгоритмы. Когда время классического моделирования становится астрономически большим (например, тысячи лет), а квантовое устройство справляется за минуты или часы, заявляется о превосходстве.
Помимо самого теста, методы, разработанные для экспериментов по превосходству, такие как проверка случайных квантовых схем, используются для валидации квантового оборудования и разработки протоколов коррекции ошибок.
Классическое моделирование эксперимента Google 2019 года по превосходству позже было улучшено с помощью остроумного алгоритма, сократив оценочное время с 10 000 лет до нескольких дней на большом кластере, что показывает, что «превосходство» — это движущаяся мишень.
| K | переменная | Комбинация корреляционных функций Леггетта — Гарга |
| C_{ab} | переменная | Корреляционная функция между измерениями в моменты времени a и b — корреляционная функция |
| C_{a'b} | переменная | Корреляционная функция между измерениями в моменты времени a' и b — корреляционная функция |
| C_{ab'} | переменная | Корреляционная функция между измерениями в моменты времени a и b' — корреляционная функция |
| C_{a'b'} | переменная | Корреляционная функция между измерениями в моменты времени a' и b' — корреляционная функция |
