Het vaststellen van de werkelijke waarde en inzetbaarheid van quantumcomputers is lange tijd een grote uitdaging geweest binnen de technologiewereld. Hoewel de hardware in korte tijd sterker en betrouwbaarder is geworden, bleef het onduidelijk op welk punt een machine daadwerkelijk in staat is om berekeningen uit te voeren die een maatschappelijke impact hebben. Een team van wetenschappers, onder leiding van Timothy Proctor van Sandia National Laboratories in Californië, heeft nu een methode ontwikkeld om dit inzichtelijk te maken.
De onderzoekers introduceren hiervoor de QUOPS-score, wat staat voor quantum universal operation performance system. Volgens een artikel van newscientist.com werkt dit systeem door quantumcomputers een specifieke set programma's of quantumcircuits te laten draaien. De resulterende score wordt bepaald door twee hoofdfactoren: de hoeveelheid beschikbare fysieke qubits en het aantal computationele operaties dat de machine effectief kan voltooien.
Naast de algemene score is er ook sprake van een zogenaamde 'QUOPS-rate'. Deze waarde is essentieel omdat het direct inzicht geeft in de tijd die een specifieke berekening in beslag zou nemen. Door deze gestandaardiseerde aanpak kunnen wetenschappers de capaciteit van een machine direct afzetten tegen de behoeften van een specifiek algoritme. Zoals beschrijft, kan men de QUOPS-score van een gewenst algoritme berekenen; als de score van de computer lager is dan die van het algoritme, is de machine simpelweg niet krachtig genoeg voor de taak.
Om de nieuwe meetmethode in de praktijk te toetsen, heeft het team van Sandia National Laboratories diverse geavanceerde systemen geanalyseerd, waaronder hardware van Quantinuum, Google en IBM. De resultaten van deze tests tonen aan dat er nog een aanzienlijke kloof gaapt tussen de huidige technologische stand van zaken en de praktische bruikbaarheid voor complexe vraagstukken. Geen van de geteste systemen wist een QUOPS-score van 2.000 te overschrijden.
Ter illustratie van deze tekortkoming wijst erop dat voor berekeningen met een grote impact scores nodig zijn die hoger liggen. Denk hierbij aan het begrijpen van het FeMoco-molecuul, dat een cruciale rol speelt bij stikstoffixatie, of het kraken van gangbare cryptografische methoden.
Hoewel bedrijven als IBM en Google stappen voorwaarts zetten in de ontwikkeling van hun hardware, bevestigt de QUOPS-analyse dat de huidige generatie machines nog onvoldoende presteert voor deze hoogwaardige toepassingen. Desondanks is de introductie van deze standaard een belangrijke mijlpaal. Volgens de berichtgeving van biedt het de wetenschappelijke gemeenschap voor het eerst een objectieve manier om de werkelijke voortgang richting praktische quantumcomputatie te monitoren.