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非常に速いペースで進化しており、重大な計算問題を解決するための最も強力なツールの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、精度が低下する可能性があります。

一部の量子コンピューターは、古典的なコンピューターによるシミュレーションで独立して検証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探しています。

この研究は、Physical Review X誌に掲載されています。

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、出力が正しいことを確認する方法が必要です。計算が他の方法で実行できない場合でも、」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別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法を開発し、実装しようとしました。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。量子コンピューターには、実行している計算之间に隠れたつながりがあることを知らせません」とリングバウアーは述べています。

グラフ構造に基づく代替の量子コンピューティングモデルを使用することで、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。

「結果はランダムに見え、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、特定の出力が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、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も示しました。2つの結果は両方とも正しい場合にのみ一致します。これは、計算が非常に異なっているためです。

新しい技術では、計算の完全な結果を確認する必要はありません。これは通常、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ラトリーズ出身です。

「一致する必要のあるケースで異なるデバイスがどれほどよく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でも実行できます」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できるようになるにつれて、特に重要です。そうすれば、これらのデバイスが想定どおりに動作していることを保証できます。

この技術を開発しているチームは、大学の研究者と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量子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この論文をユニークなものにします。研究者の一部は会社に移籍していますが、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。