IBM gab am 30. Juli 2026 bekannt, dass drei Forschungsarbeiten einen von IBM als verlässlichen quantenbezogenen Fortschritt bezeichneten Erfolg gezeigt hätten. Dabei führten Quantencomputer Berechnungen in Bereichen aus, in denen klassische Simulationsmethoden versagen, und enthielten Mechanismen zur Überprüfung der Ergebnisqualität. Die Arbeiten befassten sich mit der Verifizierung von Stichproben zufälliger Schaltkreise, der Beobachtung quantenphysikalischer Phänomene in der Floquet-Dynamik sowie der Überprüfung des Berechnungsvorgangs, wenn keine verlässliche klassische Antwort zum Vergleich verfügbar ist.
Diese Ergebnisse stehen im Rahmen einer anhaltenden Debatte darüber, ob der Quantencomputer tatsächlich die besten klassischen Methoden übertroffen hat und nicht nur Ausgaben erzeugt hat, die schwer zu überprüfen sind. IBM zufolge beendet die Bekanntgabe eines Quantenvorteils den Vergleich nicht, sondern macht die Ergebnisse weiteren Tests über das Tool Quantum Advantage Tracker zugänglich, das Kandidaten für einen Quantenvorteil verfolgt und sie mit den verfügbaren klassischen Methoden vergleicht.
Integrierte Verifizierung bei Stichproben zufälliger Schaltkreise
Die gemeinsame Arbeit von Forschern von IBM und der University of Chicago konzentrierte sich auf das Problem der Verifizierung von Random Circuit Sampling, einer der wichtigsten Methoden, um den Unterschied zwischen Quantencomputing und klassischer Simulation zu zeigen. Die Methode Cross-Entropy Benchmarking erfordert die Berechnung idealer Ausgabewahrscheinlichkeiten. Diese Aufgabe kann bei großen Schaltkreisen äußerst aufwendig werden, weshalb frühere Experimente auf kleinere oder einfachere Schaltkreise zurückgriffen und anschließend die Leistung bei Größen ableiteten, die nicht direkt überprüft werden konnten.
Die Forscher schlugen eine systematische Alternative namens doped Clifford sampling vor, bei der klassisch nicht effizient simulierbare T-Gatter zu einem simulierbaren Clifford-Schaltkreis hinzugefügt werden, wobei eine Struktur erhalten bleibt, die das Erkennen von Fehlern unterstützt. Der Schaltkreis wurde in einen spacetime code integriert, der über die Qubits verteilte Hilfsqubits verwendet und den Schaltkreis zeitlich weiterentwickelt. In einem Experiment mit 70 logischen Qubits führte die Auswahl von Ausführungen, die mit Konsistenzprüfungen übereinstimmten, zu einer effektiven Verringerung der Gatterfehler um etwa das Zehnfache, während praktische Ausführungsraten erhalten blieben.
Diese Methode ermöglicht die Ableitung einer strengen Untergrenze für die Genauigkeit der logischen Berechnung auf Grundlage eines Referenzschaltkreises, der klassisch überprüft werden kann, sowie von Informationen über Syndrome und logische Fehler. Dadurch wird die Verifizierung zu einem Bestandteil des Berechnungsrahmens, anstatt sich ausschließlich auf ein externes statistisches Maß zu stützen.
Quantenphänomene außerhalb des Bereichs führender Simulationen
In einer weiteren Arbeit untersuchte Qedma gemeinsam mit RIKEN und BlueQubit die Floquet-Dynamik, also die Reaktion eines wechselwirkenden Quantensystems auf wiederholte Energieimpulse. Mithilfe von Schaltkreisen mit bis zu 74 Qubits verfolgten die Forscher die Magnetisierung des Systems im Laufe der Zeit und beobachteten anhaltende Oszillationen, die in zwei fortgeschrittenen klassischen Simulationsmethoden unter Verwendung eines der weltweit größten Supercomputer bei RIKEN nicht auftraten.
In den anspruchsvollsten Bereichen des Experiments wichen die beiden klassischen Methoden voneinander ab und lieferten keine konsistente Antwort, während das Quantencomputing die Dynamik weiterhin löste. Die Experimente verwendeten Qedmas QESEM-Software auf IBM-Quantum-Systemen sowie Methoden zur Fehlerreduzierung; Teile des Experiments wurden außerdem auf der Quantinuum-Plattform wiederholt. IBM bewertete die Übereinstimmung unabhängiger Schätzer und der Ergebnisse der anderen Plattform als zusätzliche Vertrauensgrundlage dafür, dass das beobachtete Verhalten die zugrunde liegende Physik widerspiegelt.
Überprüfung des Vorgangs statt der Antwort
Algorithmiq entwickelte einen Algorithmus zur Schätzung des Loschmidt-echo-Operators, einer Größe, die verfolgt, wie sich Informationen in inhomogenen Quantensystemen ausbreiten. Die Experimente umfassten 56 Qubits und erreichten Bereiche, in denen mindestens drei führende Gruppen für die klassische Simulation voneinander abweichende Vorhersagen lieferten; diese Vorhersagen unterschieden sich zudem von den Quantenergebnissen.
Statt sich auf eine nicht verfügbare klassische Antwort zu stützen, wendeten die Forscher dieselbe Methode zur Fehlerreduzierung über das Äquivalent von fünf Quantencomputern mit unterschiedlichen Rauscheigenschaften an und fanden konsistente Ergebnisse. Außerdem zeigten sie, dass eine strenge Fehlerreduzierung unverzerrte Schätzungen und quantitative Fehlergrenzen liefern kann, wenn ein präzises Modell für das Rauschen des Geräts verfügbar ist.
Zu den weiteren derzeit im Quantum Advantage Tracker aufgeführten Kandidaten zählen Arbeiten von Q-CTRL, BlueQubit und dem Birla Institute of Technology and Science in Pilani. IBM betont, dass der Vergleich zwischen Quantencomputing und klassischem Computing fortgesetzt wird, während diese Ergebnisse weiteren Tests unterzogen werden.