Kvantové počítače kontrolují přesnost navzájem

Kvantové počítače se vyvíjí neuvěřitelně rychle a jsou jedním z našich nejlepších nástrojů pro řešení velkých výpočetních problémů. Nicméně, kvantové počítače jsou citlivé na vnější vlivy a náchylné k chybám, které mohou ovlivnit jejich přesnost. 

Protože některé kvantové počítače již nelze nezávisle ověřit pomocí simulace s klasickými počítači, výzkumníci hledají nové způsoby, jak kontrolovat jejich přesnost. 

Výzkum byl zveřejněn v časopise Physical Review X. 

Chiara Greganti je fyzik na Univerzitě ve Vídni. 

“Abysme mohli využít budoucích kvantových počítačů pro kritické výpočty, potřebujeme způsob, jak zajistit, že výstup je správný, i když nemůžeme provést výpočet jiným způsobem,” říká Greganti.

Kvantové počítače kontrolují navzájem

Tým se snažil vyvinout a implementovat postup kontroly, který umožňuje kvantovým počítačům kontrolovat výsledky výpočtu jiného počítače. Zařízení jsou související, ale fundamentálně odlišná od sebe navzájem. 

Martin Ringbauer je z Univerzity v Innsbrucku.

“Požádáme různé kvantové počítače, aby provedly různé náhodně vypadající výpočty,” říká Ringbauer. “Co kvantové počítače nevědí, je to, že existuje skrytá souvislost mezi výpočty, které provádějí.” 

Tým může generovat více různých výpočtů z jednoho zdroje pomocí alternativního modelu kvantového výpočtu založeného na grafických strukturách.

“Zatímco výsledky mohou vypadat náhodně a výpočty jsou odlišné, existují určitá výstupní data, která musí souhlasit, pokud zařízení fungují správně,” pokračuje.

Implementace metody

Tým implementoval metodu na pěti současných kvantových počítačích, které používají čtyři různé hardwarové technologie:

• Supravodivé obvody
• Uzamčené ionty
• Fotonika
• Jaderná magnetická rezonance

Metoda funguje na současném hardwaru a nevyžaduje žádné speciální požadavky. Tým také ukázal, že technika může být použita k ověření jednoho zařízení proti sobě samému. Dvě výsledky souhlasí pouze tehdy, pokud jsou obě správné, a to je způsobeno tím, že výpočty jsou velmi odlišné. 

Nová technika také nevyžaduje, aby výzkumníci prohlíželi celý výsledek výpočtu, což je často časově náročné.

Tommaso Demarie je z Entropica Labs v Singapuru.

Stačí zkontrolovat, jak často se různé zařízení shodují v případech, kdy by se měly, což lze provést i pro velmi velké kvantové počítače,” říká Demarie.

Tato nová technika je zvláště důležitá, protože kvantové počítače se stávají stále dostupnějšími, takže může pomoci zajistit, že tato zařízení dělají to, co mají.

Tým, který pracuje na této technice, se skládá z univerzitních výzkumníků a odborníků z kvantového počítačového průmyslu z více společností. 

Joe Fitzsimons je z Horizon Quantum Computing v Singapuru. 

“Tato blízká spolupráce akademie a průmyslu je to, co činí tento článek jedinečným z sociologického hlediska,” říká Fitzsimons. “Zatímco existuje progresivní posun s některými výzkumníky, kteří přecházejí do společností, stále přispívají k společnému úsilí o to, aby kvantový počítač byl spolehlivý a užitečný.”