Máy tính lượng tử Quantinuum đã vượt qua mọi chiến lược cổ điển trong một trò chơi mà về nguyên tắc hệ cổ điển không thể thắng, và điều này đã được xác nhận bằng toán học chứ không phải bằng các giả định.
Nhóm nghiên cứu do Marcello Benedetti và Harry Buhrman từ Quantinuum tại Vương quốc Anh dẫn dắt đã phát triển một trò chơi dựa trên complement sampling. Mỗi lời giải khả thi cho bài toán được chia bí mật thành hai nhóm bằng nhau A và B. Máy tính được cung cấp một đáp án từ nhóm A và được yêu cầu đưa ra một đáp án từ nhóm B. Máy tính cổ điển chỉ có thể loại trừ đáp án đã nhận được nhưng không biết các đáp án còn lại được phân bổ như thế nào, và bài toán trở nên khó hơn theo cấp số nhân khi số lượng phương án tăng lên.
Máy tính lượng tử giữ toàn bộ tập hợp A trong trạng thái chồng chập — trạng thái mà tất cả các phương án tồn tại đồng thời — và sử dụng một mạch «swapper» đặc biệt để chuyển đổi nó trực tiếp thành phần bù, sau đó đo lường đáp án từ nhóm B. Ngưỡng hiệu suất cổ điển ở đây đã được chứng minh chặt chẽ về mặt toán học mà không dựa trên các giả thuyết chưa được chứng minh về độ phức tạp tính toán.
Thí nghiệm được thực hiện trên các bộ xử lý lượng tử ion H2 của công ty Quantinuum. Hàng nghìn mạch điện đã được sử dụng, mở rộng lên đến 55 qubit. Bất chấp nhiễu từ thiết bị thực tế, hệ thống lượng tử đã vượt qua kết quả cổ điển tốt nhất có thể một cách ổn định, và khoảng cách này tăng theo cấp số nhân cùng với quy mô của bài toán — hoàn toàn phù hợp với các dự đoán lý thuyết.
Khác với các bài kiểm tra dựa trên bất đẳng thức Bell, phương pháp này có thể được xác minh một cách hiệu quả, không phụ thuộc vào các giả định chưa được chứng minh và duy trì được lợi thế khi tăng quy mô. Nhiễu, thứ thường gây cản trở việc trình diễn lợi thế lượng tử, đã không gây trở ngại ở đây: lợi thế thậm chí còn được củng cố.
Các kết quả đã được công bố trên Nature Communications vào năm 2026. Chúng mở ra con đường cho việc kiểm chứng đáng tin cậy các máy tính lượng tử khi chúng phát triển và cho các thí nghiệm tương lai về trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống lượng tử bị chia tách về mặt vật lý thông qua kênh truyền thông lượng tử.
Điều này cho thấy tính toán lượng tử không chỉ có thể nhanh hơn mà còn về nguyên tắc là không thể đạt tới đối với hệ cổ điển trong các bài toán được xác định chặt chẽ.
