Les ordinateurs quantiques vérifient l’exactitude les uns des autres

Les ordinateurs quantiques progressent incroyablement vite, et ils sont 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 le journal 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 disposer d’un moyen de garantir que la sortie est correcte, même si nous ne pouvons pas effectuer le calcul en question par d’autres moyens”, déclare Greganti.

Les ordinateurs quantiques vérifient les uns les autres

L’équipe a élaboré et mis 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 différents”, 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 graphiques.

“Même si les résultats peuvent sembler aléatoires et les calculs sont 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 le matériel actuel et ne nécessite aucune exigence spéciale. L’équipe a également montré que la technique pouvait être utilisée pour vérifier un seul appareil par rapport à 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 peut être long.

Tommaso Demarie est d’Entropica Labs à Singapour.

Il suffit de vérifier combien de fois les différents appareils correspondent 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 car les ordinateurs quantiques deviennent de plus en plus accessibles, ce qui 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 (HQ ) Computing à Singapour.

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