IBM 和三個研究合作夥伴——芝加哥大學、Algorithmiq 和 Qedma——分別發表了量子計算研究，這些研究都聚焦於量子優勢主張的一個共同障礙：建立對經典系統無法直接復現的結果的信心。
這項研究涵蓋了編碼邏輯電路、量子材料模擬和誤差緩解型多體物理。在每個案例中，參與團隊都使用 IBM Quantum Heron 處理器運行工作負載，結果表明，這些工作負載的效能超過了主流經典模擬方法的實際能力。相關研究及其結果已透過 IBM 的 Quantum Advantage Tracker 發布，供後續基準測試使用。
芝加哥大學合作團隊展示了一種結構化的替代方法，以取代隨機電路取樣。隨機電路取樣是一種常見的量子優勢基準測試方法，但隨著電路複雜度的增加，其驗證難度也會增加。 IBM 將這項技術稱為摻雜克利福德取樣，它將克利福德電路嵌入時空碼中，然後策略性地添加非克利福德 T 門，從而使計算在經典意義上變得困難，同時保留了在執行過程中檢測錯誤所需的伴隨式檢查。該論文的標題為「以可驗證的高保真度對困難電路進行取樣」。
該實驗執行了 70 個邏輯量子比特，運行了 2,415 次雙量子比特邏輯運算和 468 個邏輯 T 門，這兩個指標都用於衡量電路複雜度。 IBM 和該大學報告稱，有效邏輯錯誤率比底層物理錯誤率低約十倍，這使得在如此高的閘數下仍能實現高電路保真度。量子計算耗時約 15 分鐘，而研究人員表示，主流的經典模擬方法運行時間過長，難以實現。 IBM 將其描述為目前已知規模最大的糾錯演示之一，其結果意義重大，因為它將超越經典計算的工作負載與執行保真度的統計下限相結合。
IBM研究院院長兼IBM院士傑伊·甘貝塔表示：「我們現在已經正式進入量子優勢時代。我們已經展示了超越經典計算機實際能力範圍的量子計算，並以統計學上的置信度確定了其執行精度的下限。這一里程碑為科學家、開發人員和企業提供了新的基礎，使他們能夠信任量子計算機，並利用它們遠超經典計算機能力範圍的遠超經典計算機能力範圍的問題遠超經典計算機能力範圍的問題。”
Algorithmiq 的研究利用IBM Quantum Heron處理器模擬了一種異質量子材料，該模型旨在表示具有不規則局部特性、界面和可調微觀耦合的系統。這些效應對於催化劑和電池電解質等材料至關重要，因為局部無序會改變能量、粒子和訊息的運動。研究團隊開發了一種量子演算法來估算洛施密特回波算符（該算符用於追蹤資訊在系統中的傳播方式），並在 56 個量子位元上運行了該演算法。
該工作負載八個月前首次透過量子優勢追蹤器發布，IBM 和 Algorithmiq 表示，自那時起，沒有任何經典方法能夠可靠地復現整個問題範圍內的結果。至少三個領先的經典模擬團隊的方法得出的預測結果彼此衝突，也與量子計算結果相矛盾。為了避免依賴無法獲得的精確答案，該團隊採用了可控噪聲注入、改進的門校準和裝置噪聲建模等方法，並在 IBM 所稱的五台具有不同噪聲特徵的量子計算機上執行了計算，以測試量子計算結果在噪聲條件變化時是否保持穩定。
Algorithmiq 也發布了monoprop，這是一個基於其經典分子基態模擬方法的基準測試軟體包。該軟體旨在讓外部研究人員能夠利用現有的經典技術來檢驗未來提出的量子優勢理論。
「與IBM的合作實現了理查德·費曼在1982年首次提出的構想，」Algorithmiq聯合創始人兼首席技術官馬特奧·羅西表示，「透過使用基於相同物理原理構建的數位量子處理器來模擬量子物質，我們能夠為研究人員提供一個可調的、具有物理意義的模型，任何人都可以嘗試用經典方法反駁它。
Qedma、IBM、RIKEN 和 BlueQubit 共同發布了第三項研究，該研究利用 Qedma 的量子誤差抑制與誤差緩解 (QESEM) 軟體在 IBM Quantum Heron 硬體上模擬二維 Floquet Ising 系統中的長壽命量子動力學。物理學家利用該系統研究材料磁性在有節奏的外部驅動下如何演化。 Qedma 聲稱，這是首次利用商用軟硬體實現量子優勢，Heron 系統和 QESEM 均可在雲端使用。這些公司指出，該技術有望應用於超快光電子學和光致超導體領域。
IBM Quantum 133 量子位元 HERON
該團隊報告了涉及多達 74 個量子位元的模擬結果。他們將量子計算結果與幾種經典方法進行了比較，包括在理研富嶽超級電腦上的運行結果以及 BlueQubit 的模擬結果。在測試的最大規模下，經典方法的結果並不一致，而經過誤差校正的量子計算結果則顯示出持續的振盪行為。
Qedma的驗證過程首先將一種無偏誤差緩解方法與經典計算進行比較，結果顯示後者仍然可靠。隨後，研究人員將更具可擴展性的緩解方法與已驗證的結果進行基準測試，之後再將工作負載擴展到更大的系統和更長的執行時間。該研究還評估了在包括Quantinuum囚禁離子系統在內的其他量子硬體上的行為，以幫助區分模擬物理現象和設備特有的誤差。
綜合來看，這三項研究將量子優勢的討論拓展到運行時間比較之外。它們著重於可複現性、誤差表徵、跨平台驗證和開放式基準測試，所有這些都是量子系統能夠作為可靠的科學計算工具，處理超越經典模擬極限的科學計算工作負載之前必不可少的環節。
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