Ordinateurs quantiques vérifient l’exactitude les uns des autres

Les ordinateurs quantiques progressent incroyablement vite, et ils constituent l’un de nos outils les plus puissants pour résoudre les grands problèmes de calcul. Cependant, les ordinateurs quantiques sont sensibles aux influences externes et sont sujets aux erreurs, ce qui peut affecter leur exactitude. 

Puisque certains ordinateurs quantiques ne peuvent plus être vérifiés de manière indépendante par simulation avec des ordinateurs classiques, les chercheurs recherchent de nouvelles méthodes pour vérifier leur exactitude. 

La recherche a été publiée dans la revue Physical Review X. 

Chiara Greganti est physicienne à l’Université de Vienne. 

“Pour tirer pleinement parti des ordinateurs quantiques futurs pour des calculs critiques, nous devons avoir un moyen de nous assurer que la sortie est correcte, même si nous ne pouvons pas effectuer le calcul en question par d’autres moyens,” déclare Greganti.

Ordinateurs quantiques vérifiant les uns les autres

L’équipe a cherché à développer et à mettre en œuvre une procédure de vérification croisée qui permet aux ordinateurs quantiques de vérifier les résultats d’un calcul d’un autre. Les appareils sont liés mais fondamentalement différents les uns des autres. 

Martin Ringbauer est de l’Université d’Innsbruck.

“Nous demandons à différents ordinateurs quantiques d’effectuer des calculs aléatoires,” déclare Ringbauer. “Ce que les ordinateurs quantiques ne savent pas, c’est qu’il existe une connexion cachée entre les calculs qu’ils effectuent.” 

L’équipe peut générer plusieurs calculs différents à partir d’une source commune en s’appuyant sur un modèle alternatif de calcul quantique basé sur des structures de graphes.

“Bien que les résultats puissent sembler aléatoires et que les calculs soient différents, il existe certaines sorties qui doivent correspondre si les appareils fonctionnent correctement,” a-t-il poursuivi.

Mise en œuvre de la méthode

L’équipe a mis en œuvre la méthode sur cinq ordinateurs quantiques actuels qui utilisent quatre technologies matérielles différentes :

• Circuits supraconducteurs
• Ions piégés
• Photonique
• Résonance magnétique nucléaire

La méthode fonctionne sur les matériels actuels et ne nécessite aucune exigence spéciale. L’équipe a également montré que la technique pouvait être utilisée pour vérifier un appareil contre lui-même. Les deux résultats ne correspondent que s’ils sont tous deux corrects, et cela est dû au fait que les calculs sont très différents. 

La nouvelle technique ne nécessite pas non plus que les chercheurs examinent le résultat complet du calcul, ce qui est souvent long.

Tommaso Demarie est d’Entropica Labs à Singapour.

Il suffit de vérifier combien de fois les différents appareils sont d’accord pour les cas où ils devraient, ce qui peut être fait même pour les très grands ordinateurs quantiques,” déclare Demarie.

Cette nouvelle technique est particulièrement importante dans la mesure où les ordinateurs quantiques deviennent de plus en plus accessibles, elle peut donc aider à garantir que ces appareils font ce qu’ils sont censés faire.

L’équipe qui travaille sur cette technique est composée de chercheurs universitaires et d’experts de l’industrie du calcul quantique de plusieurs entreprises. 

Joe Fitzsimons est de Horizon Quantum Computing à Singapour. 

“Cette collaboration étroite entre l’université et l’industrie est ce qui rend cet article unique d’un point de vue sociologique,” déclare Fitzsimons. “Alors qu’il y a un déplacement progressif avec certains chercheurs qui rejoignent des entreprises, ils continuent à contribuer à l’effort commun pour rendre le calcul quantique fiable et utile.”