Quantum Computing
Quantumcomputers controleren de nauwkeurigheid van elkaar
Kwantumcomputers ontwikkelen zich ongelooflijk snel en zijn een van onze beste hulpmiddelen voor het oplossen van grote computerproblemen. Kwantumcomputers zijn echter gevoelig voor invloeden van buitenaf en gevoelig voor fouten, wat de nauwkeurigheid ervan kan beïnvloeden.
Omdat sommige kwantumcomputers niet meer onafhankelijk kunnen worden geverifieerd door middel van simulatie met klassieke computers, zoeken onderzoekers naar nieuwe manieren om hun nauwkeurigheid te controleren.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling X.
Chiara Greganti is natuurkundige aan de Universiteit van Wenen.
"Om ten volle te profiteren van toekomstige kwantumcomputers voor kritische berekeningen, hebben we een manier nodig om ervoor te zorgen dat de uitvoer correct is, zelfs als we de betreffende berekening niet op een andere manier kunnen uitvoeren", zegt Greganti.
Quantumcomputers die elkaar controleren
Het team wilde een kruiscontroleprocedure ontwikkelen en implementeren waarmee kwantumcomputers de resultaten van een berekening van een andere kunnen controleren. De apparaten zijn verwant maar fundamenteel verschillend van elkaar.
Martin Ringbauer is van de Universiteit van Innsbruck.
"We vragen verschillende kwantumcomputers om verschillende willekeurig ogende berekeningen uit te voeren", zegt Ringbauer. "Wat de kwantumcomputers niet weten, is dat er een verborgen verband bestaat tussen de berekeningen die ze doen."
Het team kan meerdere verschillende berekeningen genereren vanuit een gemeenschappelijke bron door te vertrouwen op een alternatief model van kwantumcomputing dat is gebaseerd op graafstructuren.
"Hoewel de resultaten willekeurig kunnen lijken en de berekeningen anders zijn, zijn er bepaalde outputs die moeten overeenkomen als de apparaten correct werken", vervolgde hij.
De methode implementeren
Het team implementeerde de methode op vijf huidige kwantumcomputers die vier verschillende hardwaretechnologieën gebruiken:
- Supergeleidende circuits
- Gevangen ionen
- Photonics
- Nucleaire magnetische resonantie
De methode werkt op de huidige hardware en vereist geen speciale vereisten. Het team toonde ook aan dat de techniek kan worden gebruikt om een enkel apparaat tegen zichzelf te controleren. De twee resultaten komen alleen overeen als ze allebei correct zijn, en dit komt doordat de berekeningen sterk verschillen.
De nieuwe techniek vereist ook niet dat de onderzoekers naar het volledige resultaat van de berekening kijken, wat vaak tijdrovend is.
Tommaso Demarie is van Entropica Labs in Singapore.
Het volstaat om te controleren hoe vaak de verschillende apparaten overeenkomen voor de gevallen waar ze zouden moeten zijn, wat zelfs voor zeer grote kwantumcomputers kan worden gedaan”, zegt Demarie.
Deze nieuwe techniek is vooral belangrijk omdat kwantumcomputers steeds meer beschikbaar komen, en kan er dus voor zorgen dat deze apparaten doen wat ze moeten doen.
Het team dat aan deze techniek werkt, bestaat uit universitaire onderzoekers en experts uit de quantumcomputing-industrie van meerdere bedrijven.
Joe Fitzsimons is van Horizon Quantum Computing in Singapore.
"Deze nauwe samenwerking tussen de academische wereld en de industrie maakt dit artikel uniek vanuit sociologisch perspectief", zegt Fitzsimons. "Hoewel er een geleidelijke verschuiving is waarbij sommige onderzoekers naar bedrijven verhuizen, blijven ze bijdragen aan de gezamenlijke inspanning om kwantumcomputing betrouwbaar en bruikbaar te maken."
