Kvante-computere kontrollerer nøjagtigheden af hinanden

Kvante-computere udvikler sig utrolig hurtigt, og de er et af vores bedste værktøjer til at løse store beregningsproblemer. however, kvante-computere er følsomme over for ydre påvirkninger og er tilbøjelige til fejl, hvilket kan påvirke deres nøjagtighed. 

Fordi nogle kvante-computere ikke længere kan verificeres uafhængigt gennem simulation med klassiske computere, søger forskerne efter nye måder at kontrollere deres nøjagtighed. 

Forskningen er offentliggjort i tidsskriftet Physical Review X. 

Chiara Greganti er fysiker ved Universitetet i Wien. 

“For at kunne udnytte fremtidens kvante-computere fuldt ud til kritiske beregninger, har vi brug for en måde at sikre, at output er korrekt, selv om vi ikke kan udføre beregningen i question på andre måder,” siger Greganti.

Kvante-computere kontrollerer hinanden

Holdet satte sig for at udvikle og implementere en kontrolproces, der giver kvante-computere mulighed for at kontrollere resultaterne af en beregning fra en anden. Enhederne er relaterede, men fundamentalt forskellige fra hinanden. 

Martin Ringbauer er fra Universitetet i Innsbruck.

“Vi beder forskellige kvante-computere om at udføre forskellige tilfældigt udseende beregninger,” siger Ringbauer. “Det, som kvante-computerne ikke ved, er, at der er en skjult forbindelse mellem beregningerne, de udfører.” 

Holdet kan generere flere forskellige beregninger fra en fælles kilde ved at benytte en alternativ model for kvante-computere baseret på grafstrukturer.

“Selv om resultaterne kan synes tilfældige, og beregningerne er forskellige, er der visse outputs, der må være enige, hvis enhederne fungerer korrekt,” fortsætter han.

Implementering af metoden

Holdet implementerede metoden på fem nuværende kvante-computere, der bruger fire forskellige hardware-teknologier:

• Supraleiter-kredsløb
• Fanget ioner
• Fotonik
• Kernmagnetisk resonans

Metoden fungerer på nuværende hardware og kræver ikke nogen særlige krav. Holdet viste også, at teknikken kunne bruges til at kontrollere en enkelt enhed mod sig selv. De to resultater er kun enige, hvis de begge er korrekte, og dette skyldes, at beregningerne er meget forskellige. 

Den nye teknik kræver heller ikke, at forskerne ser på det fulde resultat af beregningen, hvilket ofte er tidskrævende.

Tommaso Demarie er fra Entropica Labs i Singapore.

Det er nok at kontrollere, hvor ofte de forskellige enheder er enige i tilfælde, hvor de skal, hvilket kan gøres, selv for meget store kvante-computere,” siger Demarie.

Denne nye teknik er særligt vigtig, da kvante-computere bliver mere og mere tilgængelige, så den kan hjælpe med at sikre, at disse enheder gør, hvad de skal.

Holdet, der arbejder på denne teknik, består af universitetsforskere og kvante-computereksperter fra flere virksomheder. 

Joe Fitzsimons er fra Horizon Quantum Computing i Singapore. 

“Dette tætte samarbejde mellem akademikere og erhvervsliv er, hvad der gør denne artikel unik fra et sociologisk perspektiv,” siger Fitzsimons. “Selv om der er en progressiv skift med nogle forskere, der flytter til virksomheder, bidrager de stadig til den fælles indsats for at gøre kvante-computere pålidelige og nyttige.”