تتحقق أجهزة الكمبيوتر الكمومية من دقة بعضها البعض

تتقدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بسرعة لا تصدق، وهي واحدة من أعظم أدواتنا لحل مشاكل الحوسبة الكبرى. ومع ذلك، فإن أجهزة الكمبيوتر الكمومية حساسة للمؤثرات الخارجية وعرضة للأخطاء، مما قد يؤثر على دقتها. 

نظرًا لأنه لم يعد من الممكن التحقق من بعض أجهزة الكمبيوتر الكمومية بشكل مستقل من خلال المحاكاة باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية ، يبحث الباحثون عن طرق جديدة للتحقق من دقتها. 

تم نشر البحث في المجلة مراجعة البدنية X. 

كيارا جريجانتي عالمة فيزياء بجامعة فيينا. 

يقول Greganti: "من أجل الاستفادة الكاملة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية لإجراء عمليات حسابية مهمة ، نحتاج إلى طريقة للتأكد من صحة المخرجات ، حتى لو لم نتمكن من إجراء الحساب المعني بوسائل أخرى".

أجهزة الكمبيوتر الكمومية تتفقد بعضها البعض

شرع الفريق في تطوير وتنفيذ إجراء فحص شامل يمكّن أجهزة الكمبيوتر الكمومية من التحقق من نتائج عملية حسابية أخرى. الأجهزة مرتبطة ولكنها تختلف اختلافًا جوهريًا عن بعضها البعض. 

مارتن رينغباور من جامعة إنسبروك.

يقول رينجباور: "نطلب من أجهزة كمبيوتر كمومية مختلفة إجراء عمليات حسابية عشوائية المظهر مختلفة". "ما لا تعرفه أجهزة الكمبيوتر الكمومية هو أن هناك علاقة خفية بين الحسابات التي يقومون بها." 

يمكن للفريق إنشاء عدة حسابات مختلفة من مصدر مشترك من خلال الاعتماد على نموذج بديل للحوسبة الكمومية مبني على هياكل الرسم البياني.

وتابع: "في حين أن النتائج قد تظهر عشوائية والحسابات مختلفة ، إلا أن هناك بعض المخرجات التي يجب أن توافق إذا كانت الأجهزة تعمل بشكل صحيح".

تنفيذ الطريقة

طبق الفريق الطريقة على خمسة حواسيب كمومية حالية تستخدم أربع تقنيات مختلفة للأجهزة:

• دارات فائقة التوصيل
• الأيونات المحاصرة
• الضوئيات
• الرنين المغناطيسي النووي

تعمل الطريقة على الأجهزة الحالية ولا تتطلب أي متطلبات خاصة. أظهر الفريق أيضًا أنه يمكن استخدام هذه التقنية لفحص جهاز واحد مقابل نفسه. تتفق النتيجتان فقط إذا كان كلاهما صحيحًا ، ويرجع ذلك إلى اختلاف الحسابات اختلافًا كبيرًا. 

لا تتطلب التقنية الجديدة أيضًا من الباحثين النظر في النتيجة الكاملة للحسابات ، والتي غالبًا ما تستغرق وقتًا طويلاً.

توماسو ديماري من إنتروبيكا لابز في سنغافورة.

يكفي التحقق من عدد المرات التي تتفق فيها الأجهزة المختلفة على الحالات التي ينبغي القيام بها ، وهو ما يمكن إجراؤه حتى بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الكبيرة جدًا "، كما يقول ديماري.

هذه التقنية الجديدة مهمة بشكل خاص لأن أجهزة الكمبيوتر الكمومية أصبحت متاحة بشكل متزايد ، لذلك يمكن أن تساعد في ضمان قيام هذه الأجهزة بما يفترض أن تفعله.

يتكون الفريق الذي يعمل على هذه التقنية من باحثين جامعيين وخبراء في صناعة الحوسبة الكمومية من شركات متعددة. 

جو فيتزسيمونز من شركة Horizon Quantum Computing في سنغافورة. 

يقول فيتزسيمونز: "هذا التعاون الوثيق بين الأوساط الأكاديمية والصناعة هو ما يجعل هذه الورقة فريدة من نوعها من منظور اجتماعي". "في حين أن هناك تحولًا تدريجيًا مع انتقال بعض الباحثين إلى الشركات ، إلا أنهم يواصلون المساهمة في الجهد المشترك مما يجعل الحوسبة الكمية موثوقة ومفيدة."