Onderzoekers van de universiteit van Illinois zijn erin geslaagd om het resultaat van een algoritme te bepalen zonder het algoritme ooit te draaien. Dit lukte door kwantumberekeningen te combineren met een kwantumvraagstelling en gebruik te maken van een effect dat 'counterfactual computation' wordt genoemd. Een voorwaarde voor dit effect is dat een kwantumcomputer beschikbaar is die geprogrammeerd is om een berekening uit te voeren zodra deze wordt aangezet. Wanneer de mogelijkheid bestaat dat de computer de berekening al uitvoert, terwijl de computer in werkelijkheid de berekening niet heeft uitgevoerd, is het mogelijk dat het resultaat van een berekening bekend wordt zonder de berekening te starten. De wetenschappers ontwikkelden een optische kwantumcomputer om dit effect te demonstreren.
Kwantumondervraging, ook bekend onder de omschrijving 'meten zonder interactie', is een techniek waarbij gebruik gemaakt wordt van de eigenschap dat bijvoorbeeld fotonen zich soms gedragen als een golf en soms als een deeltje. Deze dualistische eigenschap wordt gebruikt om een bepaalde regio in een ruimte op te zoeken, zonder deze regio daadwerkelijk binnen te gaan. Door gebruik van een slimme opstelling van drie interferometers slaagde het team erin om met Grover's kwantumzoekalgoritme een database met vier elementen te doorzoeken. 'Door het foton in een superpositie van het zoekalgoritme draaien en niet-draaien te plaatsen, kregen we zelfs wanneer het foton het zoekalgoritme niet uitvoerde informatie over het antwoord', zegt Onur Hosten, hoofdauteur van het artikel over het onderzoek dat in Nature verschijnt. 'Tevens hebben we theoretisch aangetoond hoe het antwoord verkregen kan worden zonder het algoritme ooit te starten, door gebruikmaking van het 'chained Zeno'-effect'.
Door slim gebruik te maken van interferentie-eigenschappen en het opdelen van stralen, kunnen de onderzoekers elk foton in een superpositie plaatsen van het nemen van twee paden. Hoewel een foton meerdere posities tegelijk kan innemen, kan het maar op één plek tegelijk verschijnen. De verschijning bepaalt dan het pad en dat, op een erg vreemde manier, kan betekenen dat het zoekalgoritme niet gestart hoeft te worden. Kwiat, hoofd van het onderzoeksteam, zegt dat de mogelijkheid dat het algoritme zou kunnen starten, op een bepaalde manier voorkomt dat het algoritme start. 'Dit is het hart van kwantumvraagstellingschema's, en kwantummechanica wordt voor mijzelf niet veel mysterieuzer dan dit'. Hoewel de optische kwantumcomputer van de onderzoekers niet opgeschaald kan worden, kan het gebruik van dergelijke vraagstellingstechnieken het aantal fouten in toekomstige kwantumcomputers verlagen. 'Alle inspanningen om de hoeveelheid fouten van kwantumcomputers omlaag te brengen, maken het waarschijnlijker dat op den duur een grootschalige kwantumcomputer gemaakt kan worden', aldus Kwiat.