Kvantecomputere sjekker nøyaktigheten til hverandre

Kvantecomputere utvikler seg svært raskt, og de er ett av våre beste verktøy for å løse store dataproblemer. Men kvantecomputere er følsomme for ytre påvirkninger og utsatt for feil, som kan påvirke deres nøyaktighet.

Fordi noen kvantecomputere ikke lenger kan verifiseres uavhengig gjennom simulering med klassiske datamaskiner, søker forskerne etter nye måter å sjekke deres nøyaktighet.

Forskningen ble publisert i tidsskriftet Physical Review X.

Chiara Greganti er fysiker ved Universitetet i Wien.

“For å kunne utnytte fremtidige kvantecomputere fullt ut for kritiske beregninger, må vi ha en måte å sikre at utgangen er korrekt, selv om vi ikke kan utføre beregningen i question på andre måter,” sier Greganti.

Kvantecomputere som sjekker hverandre

Teamet satte ut å utvikle og implementere en krysskontrollprosedyre som gjør det mulig for kvantecomputere å sjekke resultater fra en annen beregning. Dispositivene er relatert, men grunnleggende forskjellige fra hverandre.

Martin Ringbauer er fra Universitetet i Innsbruck.

“Vi ber forskjellige kvantecomputere om å utføre forskjellige tilfeldige beregninger,” sier Ringbauer. “Hva kvantecomputerne ikke vet, er at det finnes en skjult sammenheng mellom beregningene de utfører.”

Teamet kan generere flere forskjellige beregninger fra en felles kilde ved å bruke en alternativ modell for kvantecomputing basert på grafstrukturer.

“Selv om resultater kan se tilfeldige ut og beregningene er forskjellige, er det visse utganger som må være enige hvis enhetene fungerer korrekt,” fortsatte han.

Implementering av metoden

Teamet implementerte metoden på fem nåværende kvantecomputere som bruker fire forskjellige hårdvaruteknologier:

• Supraleiterkretser
• Fangede ioner
• Fotonikk
• Kjernemagnetisk resonans

Metoden fungerer på nåværende hårdware og krever ingen spesielle krav. Teamet viste også at teknikken kunne brukes til å sjekke en enkelt enhet mot seg selv. De to resultater er bare enige hvis de begge er korrekte, og dette skyldes at beregningene er svært forskjellige.

Den nye teknikken krever heller ikke at forskerne må se på hele resultatet av beregningen, som ofte er tidskrevende.

Tommaso Demarie er fra Entropica Labs i Singapore.

Det er nok å sjekke hvor ofte de forskjellige enhetene er enige for tilfellene hvor de skal, noe som kan gjøres selv for svært store kvantecomputere,” sier Demarie.

Denne nye teknikken er spesielt viktig ettersom kvantecomputere blir stadig mer tilgjengelige, så den kan hjelpe med å sikre at disse enhetene gjør det de er ment å gjøre.

Teamet som arbeider med denne teknikken består av universitetsforskere og kvantecomputing-industrieksperter fra flere selskaper.

Joe Fitzsimons er fra Horizon Quantum Computing i Singapore.

“Dette nære samarbeidet mellom akademia og industri er det som gjør denne artikkelen unik fra et sosiologisk perspektiv,” sier Fitzsimons. “Selv om det er en progressiv forskyvning med noen forskere som flytter til selskaper, bidrar de fortsatt til det felles arbeidet med å gjøre kvantecomputing pålitelig og nyttig.”