I Computer Quantistici Verificano l’Accuratezza Reciprocamente

I computer quantistici stanno avanzando incredibilmente velocemente e sono uno dei nostri migliori strumenti per risolvere grandi problemi di calcolo. Tuttavia, i computer quantistici sono sensibili alle influenze esterne e soggetti a errori, che possono influire sulla loro accuratezza.

Poiché alcuni computer quantistici non possono più essere verificati in modo indipendente attraverso la simulazione con computer classici, i ricercatori stanno cercando nuovi modi per verificare la loro accuratezza.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Physical Review X.

Chiara Greganti è una fisica all’Università di Vienna.

“Per sfruttare appieno i computer quantistici futuri per calcoli critici, dobbiamo avere un modo per assicurare che l’output sia corretto, anche se non possiamo eseguire il calcolo in questione con altri mezzi”, afferma Greganti.

I Computer Quantistici Verificano l’Accuratezza Reciprocamente

Il team ha sviluppato e implementato una procedura di controllo incrociato che consente ai computer quantistici di verificare i risultati di un calcolo di un altro. I dispositivi sono correlati ma fondamentalmente diversi l’uno dall’altro.

Martin Ringbauer è dell’Università di Innsbruck.

“Chiediamo a diversi computer quantistici di eseguire calcoli casuali apparentemente diversi”, afferma Ringbauer. “Cosa che i computer quantistici non sanno è che c’è una connessione nascosta tra i calcoli che stanno eseguendo”.

Il team può generare più calcoli diversi da una fonte comune facendo affidamento su un modello alternativo di calcolo quantistico basato su strutture grafiche.

“Mentre i risultati possono sembrare casuali e i calcoli sono diversi, ci sono determinati output che devono essere concordi se i dispositivi funzionano correttamente”, ha continuato.

Implementazione del Metodo

Il team ha implementato il metodo su cinque computer quantistici attuali che utilizzano quattro tecnologie hardware diverse:

• Circuiti superconduttori
• Ioni intrappolati
• Fotonica
• Risonanza magnetica nucleare

Il metodo funziona su hardware attuale e non richiede requisiti speciali. Il team ha anche dimostrato che la tecnica potrebbe essere utilizzata per verificare un dispositivo singolo contro se stesso. I due risultati concordano solo se sono entrambi corretti, e ciò è dovuto al fatto che i calcoli sono molto diversi.

La nuova tecnica non richiede inoltre ai ricercatori di esaminare il risultato completo del calcolo, che spesso è lungo.

Tommaso Demarie è di Entropica Labs a Singapore.

“È sufficiente verificare quanto spesso i diversi dispositivi concordano nei casi in cui dovrebbero, il che può essere fatto anche per computer quantistici molto grandi”, afferma Demarie.

Questa nuova tecnica è particolarmente importante poiché i computer quantistici stanno diventando sempre più disponibili, quindi può aiutare a garantire che questi dispositivi facciano ciò che sono destinati a fare.

Il team che lavora a questa tecnica è composto da ricercatori universitari e esperti di calcolo quantistico dell’industria di diverse aziende.

Joe Fitzsimons è di Horizon Quantum (HQ ) Computing a Singapore.

“Questa stretta collaborazione tra accademia e industria è ciò che rende questo documento unico da un punto di vista sociologico”, afferma Fitzsimons. “Mentre c’è uno spostamento progressivo con alcuni ricercatori che si spostano nelle aziende, continuano a contribuire allo sforzo comune per rendere il calcolo quantistico affidabile e utile.”