Υπολογιστές Κβαντικοί Ελέγχουν την Ακρίβεια του Ένα του Αλλού

Οι κβαντικοί υπολογιστές προοδεύουν απίστευτα γρήγορα και αποτελούν ένα από τα καλύτερα εργαλεία μας για την επίλυση μεγάλων προβλημάτων υπολογισμού. Ωστόσο, οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ευαίσθητοι σε εξωτερικές επιρροές και ευάλωτοι σε σφάλματα, τα οποία μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβειά τους.

Επειδή κάποιοι κβαντικοί υπολογιστές δεν μπορούν πλέον να ελεγχθούν ανεξάρτητα μέσω προσομοίωσης με κλασικούς υπολογιστές, οι ερευνητές αναζητούν νέους τρόπους για τον έλεγχο της ακρίβειάς τους.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review X.

Η Chiara Greganti είναι φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.

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

Κβαντικοί Υπολογιστές Ελέγχουν ο Ένας τον Άλλον

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

Ο Martin Ringbauer είναι από το Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ.

«Ζητάμε από διαφορετικούς κβαντικούς υπολογιστές να εκτελέσουν διαφορετικούς τυχαίους υπολογισμούς», λέει ο Ringbauer. «Αυτό που δεν ξέρουν οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ότι υπάρχει một κρυφό σύνδεσμος μεταξύ των υπολογισμών που κάνουν».

Η ομάδα μπορεί να παράγει πολλαπλούς διαφορετικούς υπολογισμούς από μια κοινή πηγή, βασίζοντας τους σε ένα εναλλακτικό μοντέλο κβαντικού υπολογισμού 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 οι συσκευές λειτουργούν σωστά», συνέχισε.

Εφαρμογή της Μεθόδου

Η ομάδα εφαρμόστηκε τη μέθοδο σε πέντε τρέχοντες κβαντικούς υπολογιστές που χρησιμοποιούν τέσσερις διαφορετικές τεχνολογίες υλικού:

• Υπερ αγωγοί κυκλώματα
• Ιόντα που έχουν παγιδευτεί
• Φωτονική
• Πυρηνική μαγνητική αντίδραση

Η μέθοδος λειτουργεί στα τρέχοντα υλικά και δεν απαιτεί ιδιαίτερες απαιτήσεις. Η ομάδα έδειξε επίσης ότι η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο μιας đơnικής συσκευής 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 τα Entropica Labs στη Σιγκαπούρη.

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

Αυτή η νέα τεχνική είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται ολοένα και πιο διαθέσιμοι, इसलिए μπορεί να βοηθήσει να διασφαλίσει ότι αυτές οι συσκευές κάνουν αυτό που πρέπει να κάνουν.

Η ομάδα που δούλεψε σε αυτήν τη τεχνική αποτελείται από ερευνητές πανεπιστημίου και εμπειρογνώμονες βιομηχανίας κβαντικών υπολογιστών από πολλές εταιρείες.

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

«Αυτή η στενή συνεργασία μεταξύ ακαδημαϊκών και βιομηχανίας είναι αυτό που κάνει αυτό το έγγραφο μοναδικό από κοινωνιολογικής πλευράς», λέει ο Fitzsimons. «Ενώ υπάρχει μια προοδευτική μετατόπιση με ορισμένους ερευνητές να μετακινούνται σε εταιρείες, συνεχίζουν να συνεισφέρουν στον κοινό αγώνα για να κάνουν τους κβαντικούς υπολογιστές αξιόπιστους και χρήσιμους»