Na het testen van algoritmische handel op een kwantumcomputer heeft HSBC zich onlangs aangesloten bij een groeiende lijst van bedrijven die beweren dat een revolutionaire nieuwe vorm van computergebruik eindelijk tot zijn recht is gekomen.
Het experiment was een “wereldprimeur in de handel in obligaties” en liet zien dat “we aan de vooravond staan van een nieuwe grens voor computergebruik in de financiële dienstverlening”, aldus de bank.
Sommige kwantumexperts zijn daar niet zo zeker van. Scott Aaronson, hoogleraar computerwetenschappen aan de Universiteit van Texas, deed het af als een van een groeiend aantal ‘zombieclaims’ over de superioriteit van kwantumcomputers.
“Er is absoluut geen reden om aan te nemen dat enige verbetering die ze zagen iets te maken had met de kwantummechanica”, zei Aaronson. Zelfs de eigen onderzoekers van HSBC schreven dat ze niet konden uitleggen hoe de IBM-machine die ze gebruikten de superieure handelsresultaten had behaald, en voegde eraan toe dat hun werk “verder onderzoek vereist”.
De bewering van HSBC komt te midden van een stortvloed aan aankondigingen van de afgelopen maanden dat kwantummachines resultaten hebben bereikt die verder gaan dan de mogelijkheden van traditionele of ‘klassieke’ computers – een langverwachte mijlpaal die bekend staat als kwantumvoordeel of kwantumsuprematie.
Maar er bestaat grote onenigheid over welke beweringen, als die er al zijn, geldig zijn. En zelfs als de rapporten wetenschappelijk verantwoord blijken te zijn, kan het nog vele jaren duren voordat de machines commercieel levensvatbaar worden.
“Er valt ontzettend veel te winnen”, zegt Bob Sutor, voormalig hoofd van quantum computing bij IBM. “Soms heb ik het gevoel dat mensen zich haasten om in de geschiedenisboeken te komen.”
Bedrijven die melden dat ze de allerbelangrijkste kwantummijlpaal hebben overschreden, zijn onder meer Google een algoritme dat kan leiden tot de ontwikkeling van compleet nieuwe materialen, en D-Wave, waarvan de technologie tackles uiterst complexe optimalisatieproblemen.
In november zei Quantinuum dat het veelbelovende resultaten had bereikt door te experimenteren met supergeleiders bij kamertemperatuur, terwijl drie groepen onderzoekers die bij IBM werkten quantum machines gaven details vrij van experimenten waarvan zij zeiden dat ze de kritische technische drempel leken te hebben bereikt.
Deskundigen geven toe dat het moeilijk is om deze claims te beoordelen. Eén probleem is dat kwantumvoordelen een bewegend doelwit zijn: met behulp van nieuwe technieken zijn programmeurs van klassieke computers er soms in geslaagd de zogenaamd superieure kwantumsystemen te evenaren of in te halen.
Dat maakt het vaststellen van de superioriteit van een kwantumcomputer zoiets als ‘proberen iets negatiefs te bewijzen’, zei Aaronson.
Sinds Googlen’s eerste claim van kwantumsuprematie in 2019 hebben traditionele computers een sprong voorwaarts gemaakt. Zelfs leidinggevenden van Google geven toe dat een probleem waarvan ze ooit zeiden dat het bij een klassieke computer 10.000 jaar zou duren, nu in 200 seconden kan worden opgelost.
Sabrina Maniscalco, CEO van het Finse kwantumsoftwarebedrijf Algorithmiq, zei dat haar bedrijf “kan beweren dat we alle klassieke benchmarks tot nu toe hebben doorbroken” met een kwantumalgoritme dat wordt gebruikt om nieuwe materialen te simuleren.
Maar ze voegde eraan toe dat er geen manier is om te zeggen of iemand een manier zou vinden om het nog beter te doen met behulp van een klassieke machine, en dat het enige tijd zou duren voordat de twee verschillende computerwerelden het eens zouden worden over gebieden waarop kwantumsystemen echt zouden kunnen excelleren.
Om de uitdagingen van zijn nieuwste bewering het hoofd te bieden, zei Google dat het de ongebruikelijke stap had genomen om zijn bevindingen te ‘red-teamen’, of een team van onderzoekers in te huren om uitputtend te proberen zijn eigen bevindingen te weerleggen.
Volgens Aaronson behoort de technologiegigant tot nu toe tot de bedrijven met de beste aanspraak op kwantumvoordeel, samen met Quantinuum en QuEra.
Om te proberen de cyclus van claims en tegenvorderingen te doorbreken, steunde IBM in november de lancering van een website om mogelijke voorbeelden van kwantumvoordelen op te sporen, en gaf drie eerste cases vrij – waaronder die van Algorithmiq – die anderen konden testen.
“Ik zou zeggen dat de resultaten die we naar voren brengen heel dichtbij zijn”, zegt Jay Gambetta, hoofd van IBM Research.
Maar zelfs als de experts het eens worden over gevallen waarin kwantumcomputers feitelijk beter presteren dan de machines van vandaag, zijn de systemen wellicht nog lang niet in staat de praktische problemen op te lossen of de speculatie te rechtvaardigen die vorig jaar de aandelen van beursgenoteerde kwantumbedrijven aanwakkerde.
Vroege aanspraken op technische superioriteit berustten op de mogelijkheid om circuits met volledige willekeur te genereren, een wetenschappelijke demonstratie zonder praktisch nut.
De laatste tijd is het meeste werk gericht op algoritmen die op een dag zouden kunnen worden toegepast op problemen in de echte wereld, vaak met betrekking tot de simulatie van materialen op atomair niveau die zelf de eigenschappen van de kwantummechanica vertonen.
De hedendaagse kwantumcomputers zijn echter te klein om deze berekeningen uit te voeren met de precisie die nodig zou zijn om hun resultaten bruikbaar te maken.
Het maakt kwantumvoordeel gelijk aan het punt kunstmatige intelligentie bereikt in 2012 met de eerste doorbraakresultaten op het gebied van computervisie, aldus IBM’s Gambetta. “De eerste neurale netwerken hadden eigenlijk geen betekenis, maar het waren belangrijke wetenschappelijke demonstraties die nu zijn geëvolueerd tot enorme hoeveelheden berekeningen”, zei hij.
Nu de industrie mogelijk op een belangrijke drempel staat, zeggen kwantumbedrijven dat ze hun aandacht verleggen van wetenschappelijk onderzoek naar meer pragmatische problemen.
“We beginnen te beseffen dat waar je het echt over wilt hebben, economische waarde is: het bouwen van een machine die daadwerkelijk impact heeft op de wereld”, zegt Nate Gemelke, hoofdtechnologiestrateeg bij QuEra. Dat moment zou over twee jaar tot tien jaar kunnen duren, voorspelde hij.
De timing hangt sterk af van de vraag of er bruikbare resultaten kunnen worden gegenereerd uit de huidige ‘luidruchtige’ kwantumsystemen, waar interferentie tussen de fundamentele componenten, bekend als qubits, het moeilijk maakt om een coherente berekening uit te voeren.
Als dat niet het geval is, zal er een nieuwe generatie ‘fouttolerante’ kwantumsystemen nodig zijn. IBM en Google zijn beide in een race om deze tegen het einde van dit decennium te kunnen bouwen, hoewel veel deskundigen van mening zijn dat praktische fouttolerante kwantumcomputers nog jaren langer nodig zullen hebben.
Dat weerhoudt bedrijven er niet van om iets nuttigs uit de machines van vandaag te halen. Voor sommigen is het behalen van empirische resultaten die superieur lijken aan alles wat mogelijk is op een traditionele computer reden genoeg om de grenzen te testen die HSBC beweerde na zijn experiment met de handel in obligaties.
Het ondubbelzinnige bewijs dat de kwantummechanica is uitgebuit om computerproblemen in de echte wereld op te lossen zal echter waarschijnlijk langer op zich laten wachten.
“Ik zou graag verrast worden, maar voor (kwantum)resultaten die ik kan bewijzen, hebben we een fouttolerante kwantumcomputer nodig”, zei Gambetta van IBM.
