Quantencomputer überprüfen die Genauigkeit voneinander

Quantencomputer entwickeln sich unglaublich schnell und sind eines unserer besten Werkzeuge für die Lösung großer Rechenprobleme. Allerdings sind Quantencomputer empfindlich gegenüber externen Einflüssen und neigen zu Fehlern, die ihre Genauigkeit beeinträchtigen können.

Da einige Quantencomputer nicht mehr unabhängig durch Simulation mit klassischen Computern verifiziert werden können, suchen Forscher nach neuen Wegen, um ihre Genauigkeit zu überprüfen.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Physical Review X veröffentlicht.

Chiara Greganti ist Physikerin an der Universität Wien.

“Um zukünftige Quantencomputer für kritische Berechnungen voll auszunutzen, benötigen wir eine Möglichkeit, um sicherzustellen, dass die Ausgabe korrekt ist, auch wenn wir die Berechnung nicht auf andere Weise durchführen können”, sagt Greganti.

Quantencomputer überprüfen einander

Das Team entwickelte und implementierte ein Verfahren zur Überprüfung, das es Quantencomputern ermöglicht, die Ergebnisse einer Berechnung eines anderen zu überprüfen. Die Geräte sind verwandt, aber grundlegend verschieden voneinander.

Martin Ringbauer ist von der Universität Innsbruck.

“Wir bitten verschiedene Quantencomputer, unterschiedliche, zufällig aussehende Berechnungen durchzuführen”, sagt Ringbauer. “Was die Quantencomputer nicht wissen, ist, dass es eine verborgene Verbindung zwischen den Berechnungen gibt, die sie durchführen.”

Das Team kann durch die Verwendung eines alternativen Modells des Quantencomputing, das auf Graphstrukturen basiert, mehrere verschiedene Berechnungen aus einer gemeinsamen Quelle generieren.

“Obwohl die Ergebnisse zufällig erscheinen und die Berechnungen unterschiedlich sind, gibt es bestimmte Ausgaben, die übereinstimmen müssen, wenn die Geräte korrekt funktionieren”, fügte er hinzu.

Implementierung der Methode

Das Team implementierte die Methode auf fünf aktuellen Quantencomputern, die vier verschiedene Hardware-Technologien verwenden:

• Supraleitende Schaltkreise
• Eingefangene Ionen
• Photonik
• Kernmagnetresonanz

Die Methode funktioniert auf aktuellen Hardware und erfordert keine speziellen Anforderungen. Das Team zeigte auch, dass die Technik verwendet werden kann, um ein einzelnes Gerät gegen sich selbst zu überprüfen. Die beiden Ergebnisse stimmen nur überein, wenn sie beide korrekt sind, und dies liegt daran, dass die Berechnungen sehr unterschiedlich sind.

Die neue Technik erfordert auch nicht, dass die Forscher das vollständige Ergebnis der Berechnung betrachten, was oft zeitaufwändig ist.

Tommaso Demarie ist von Entropica Labs in Singapur.

Es ist ausreichend, zu überprüfen, wie oft die verschiedenen Geräte übereinstimmen, wo sie sollten, was sogar für sehr große Quantencomputer möglich ist”, sagt Demarie.

Diese neue Technik ist besonders wichtig, da Quantencomputer immer häufiger verfügbar werden, sodass sie dazu beitragen können, sicherzustellen, dass diese Geräte das tun, was sie tun sollen.

Das Team, das an dieser Technik arbeitet, besteht aus Universitätsforschern und Experten der Quantencomputerindustrie aus mehreren Unternehmen.

Joe Fitzsimons ist von Horizon Quantum Computing in Singapur.

“Diese enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie ist es, was diesen Beitrag aus soziologischer Sicht einzigartig macht”, sagt Fitzsimons. “Während es einen fortschreitenden Wandel gibt, bei dem einige Forscher zu Unternehmen wechseln, tragen sie weiterhin zum gemeinsamen Bemühen bei, das Quantencomputing zuverlässig und nützlich zu machen.”