Υπολογιστές Κβάντου Ελέγχουν την Ακρίβεια του Καθενός

Οι υπολογιστές κβάντου προοδεύουν με εξαιρετική ταχύτητα και είναι ένα από τα καλύτερα εργαλεία μας για την επίλυση σημαντικών προβλημάτων υπολογισμού. Ωστόσο, οι υπολογιστές κβάντου είναι ευαίσθητοι σε εξωτερικές επιρροές και ευάλωτοι σε σφάλματα, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβειά τους.

Επειδή κάποιοι υπολογιστές κβάντου δεν μπορούν πλέον να ελεγχθούν ανεξάρτητα μέσω προσομοίωσης με κλασικούς υπολογιστές, οι ερευνητές αναζητούν νέους τρόπους για να ελέγξουν την ακρίβειά τους.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review X.

Η Chiara Greganti είναι φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.

“Για να εκμεταλλευτούμε πλήρως τους μελλοντικούς υπολογιστές κβάντου για κρίσιμους υπολογισμούς, χρειαζόμαστε έναν τρόπο να διασφαλίσουμε ότι η έξοδος είναι σωστή, ακόμη και αν δεν μπορούμε να thựcήσουμε τον υπολογισμό με άλλα μέσα”, λέει η Greganti.

Υπολογιστές Κβάντου Ελέγχουν ο Ενας τον Αλλον

Η ομάδα έθεσε ως στόχο να αναπτύξει και να εφαρμόσει μια διαδικασία ελέγχου που επιτρέπει στους υπολογιστές κβάντου να ελέγχουν τα αποτελέσματα ενός υπολογισμού του άλλου. Τα συσκευές είναι συγγενείς αλλά ουσιαστικά διαφορετικές μεταξύ τους.

Ο Martin Ringbauer είναι από το Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ.

“Ζητάμε από διαφορετικούς υπολογιστές κβάντου να thựcήσουν διαφορετικούς τυχαίους υπολογισμούς”, λέει ο Ringbauer. “Αυτό που δεν ξέρουν οι υπολογιστές κβάντου είναι ότι υπάρχει một κρυφό σύνδεσμο μεταξύ των υπολογισμών που κάνουν.”

Η ομάδα μπορεί να δημιουργήσει πολλαπλούς διαφορετικούς υπολογισμούς από μια κοινή πηγή, βασισμένη σε ένα εναλλακτικό μοντέλο υπολογισμού κβάντου που βασίζεται σε γραφικές δομές.

“Ενώ τα αποτελέσματα μπορεί να φαίνονται τυχαία και οι υπολογισμοί είναι διαφορετικοί, υπάρχουν ορισμένα αποτελέσματα που πρέπει να συμφωνούν αν τα συσκευές λειτουργούν σωστά”, συνέχισε.

Εφαρμογή της Μεθόδου

Η ομάδα εφαρμόσε τη μέθοδο σε πέντε τρέχοντες υπολογιστές κβάντου που χρησιμοποιούν τέσσερις διαφορετικές τεχνολογίες υλικού:

• Υπερσυ導κτικές κυκλώματα
• Παγιδευμένα ιόντα
• Φωτονική
• Πυρηνική μαγνητική αντίδραση

Η μέθοδος λειτουργεί σε τρέχοντα υλικό και δεν απαιτεί ειδικές απαιτήσεις. Η ομάδα έδειξε επίσης ότι η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει ένα μόνο συσκευή εναντίον του εαυτού της. Τα δύο αποτελέσματα συμφωνούν μόνο αν είναι και τα δύο σωστά, και αυτό οφείλεται στο ότι οι υπολογισμοί είναι πολύ διαφορετικοί.

Η νέα τεχνική δεν απαιτεί επίσης από τους ερευνητές να εξετάσουν το πλήρες αποτέλεσμα του υπολογισμού, το οποίο είναι συχνά χρονοβόρο.

Ο Tommaso Demarie είναι από το Entropica Labs στη Σιγκαπούρη.

Είναι αρκετό να ελέγξουμε πόσο συχνά οι διαφορετικές συσκευές συμφωνούν για τις περιπτώσεις όπου πρέπει, το οποίο μπορεί να γίνει ακόμη και για πολύ μεγάλους υπολογιστές κβάντου”, λέει ο Demarie.

Αυτή η νέα τεχνική είναι ιδιαίτερα σημαντική既然 οι υπολογιστές κβάντου γίνονται ολοένα και πιο διαθέσιμοι, έτσι μπορεί να βοηθήσει να διασφαλιστεί ότι αυτά τα συσκευές κάνουν αυτό που πρέπει.

Η ομάδα που εργάζεται σε αυτή τη τεχνική αποτελείται από ερευνητές πανεπιστημίων και εμπειρογνώμονες βιομηχανίας υπολογισμού κβάντου από πολλές εταιρείες.

Ο Joe Fitzsimons είναι από την Horizon Quantum (HQ ) Computing στη Σιγκαπούρη.

“Αυτή η στενή συνεργασία μεταξύ ακαδημαϊκών και βιομηχανίας είναι αυτό που κάνει αυτό το έγγραφο μοναδικό από μια κοινωνιολογική προοπτική”, λέει ο Fitzsimons. “Ενώ υπάρχει μια προοδευτική μετατόπιση με ορισμένους ερευνητές να μετακινούνται σε εταιρείες, συνεχίζουν να συμβάλλουν στην κοινή προσπάθεια να κάνουν τον υπολογισμό κβάντου αξιόπιστο και χρήσιμο.”