量子コンピューターが互いの精度を確認する

量子コンピューターは驚くほど速く進化しており、大規模な計算問題を解決するための最も優れたツールの1つです。ただし、量子コンピューターは外部の影響を受けやすく、エラーが発生しやすいため、精度に影響を与える可能性があります。

一部の量子コンピューターは、古典コンピューターによるシミュレーションを通じて独立して検証することができなくなっているため、研究者は精度を確認するための新しい方法を模索しています。

この研究は、Physical Review X誌に掲載されました。

キアラ・グレガンティは、ウィーン大学の物理学者です。

「将来の量子コンピューターを重要な計算に使用するためには、他の方法で計算を実行できない場合でも、出力が正しいことを確認する方法が必要です」とグレガンティは述べています。

量子コンピューターが互いの精度を確認する

研究チームは、量子コンピューターが他の量子コンピューターの計算結果を確認できるクロスチェック手順を開発し、実装しました。デバイスは関連していますが、根本的に異なります。

マーティン・リングバウアーはインスブルック大学出身です。

「異なる量子コンピューターに、異なるランダムな計算を実行してもらいます」とリングバウアーは述べています。「量子コンピューターが知らないのは、実行している計算間に隠れた接続があるということです」。

グラフ構造に基づく量子コンピューティングの代替モデルに頼ることで、チームは共通のソースから複数の異なる計算を生成できます。

「結果はランダムに思えるかもしれませんが、計算は異なりますが、デバイスが正常に動作している場合、特定の出力は一致する必要があります」とリングバウアーは続けています。

方法の実装

チームは、4つの異なるハードウェア技術を使用する5つの現在の量子コンピューターでこの方法を実装しました。

• 超伝導回路
• 捕獲イオン
• フォトニクス
• 核磁気共鳴

この方法は現在のハードウェアで動作し、特別な要件は必要ありません。チームはまた、この技術を使用して単一のデバイスを自分自身に対して確認することができることを示しました。2つの結果は、計算が非常に異なっているため、両方が正しい場合にのみ一致します。

新しい技術では、計算結果の全体を確認する必要はありません。これは、多くの場合、時間がかかる作業です。

トマッソ・デマリーは、シンガポールのエントロピカ・ラボ出身です。

「一致する必要のあるケースで、異なるデバイスがどれくらい頻繁に一致するかを確認するだけで済みます。これは、非常に大きな量子コンピューターに対しても実行できます」とデマリーは述べています。

この新しい技術は、量子コンピューターがますます利用可能になるにつれて、特に重要です。そうすることで、これらのデバイスが想定どおりに動作していることを確認するのに役立ちます。

この技術に取り組むチームは、複数の企業から大学の研究者や量子コンピューティング業界の専門家で構成されています。

ジョー・フィッツシモンズは、シンガポールのホライズン・クオンタム・コンピューティング出身です。

「学術界と産業界のこのような緊密なコラボレーションは、社会学的な観点から見ると、この論文をユニークなものにします。一部の研究者が企業に移籍するという進歩的な変化がありますが、彼らは量子コンピューティングを信頼性が高く、有用なものにするための共同の努力に貢献し続けています」とフィッツシモンズは述べています。