Komputery kwantowe sprawdzają dokładność nawzajem

Komputery kwantowe rozwijają się niezwykle szybko i są jednym z naszych największych narzędzi do rozwiązywania dużych problemów obliczeniowych. Jednak komputery kwantowe są wrażliwe na wpływy zewnętrzne i podatne na błędy, co może wpłynąć na ich dokładność.

Ponieważ niektóre komputery kwantowe nie mogą już być niezależnie zweryfikowane za pomocą symulacji na klasycznych komputerach, naukowcy szukają nowych sposobów, aby sprawdzić ich dokładność.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Physical Review X.

Chiara Greganti jest fizykiem na Uniwersytecie Wiedeńskim.

“Aby w pełni wykorzystać przyszłe komputery kwantowe do krytycznych obliczeń, musimy mieć sposób, aby upewnić się, że wynik jest poprawny, nawet jeśli nie możemy wykonać obliczenia w question przez inne środki”, mówi Greganti.

Komputery kwantowe sprawdzają nawzajem

Zespół opracował i wdrożył procedurę sprawdzania, która umożliwia komputerom kwantowym sprawdzanie wyników obliczeń innych komputerów. Urządzenia są ze sobą powiązane, ale fundamentalnie różne.

Martin Ringbauer jest z Uniwersytetu w Innsbrucku.

“Poprosiliśmy różne komputery kwantowe o wykonanie różnych losowych obliczeń”, mówi Ringbauer. “To, czego komputery kwantowe nie wiedzą, to fakt, że istnieje ukryty związek między obliczeniami, które wykonują.”

Zespół może wygenerować wiele różnych obliczeń z wspólnego źródła, polegając na alternatywnym modelu komputera kwantowego opartym na strukturach graficznych.

“Chociaż wyniki mogą wyglądać losowo, a obliczenia są różne, istnieją pewne dane wyjściowe, które muszą być zgodne, jeśli urządzenia działają poprawnie”, kontynuuje.

Wdrożenie metody

Zespół wdrożył tę metodę na pięciu obecnych komputerach kwantowych, które wykorzystują cztery różne technologie sprzętowe:

• Obwody nadprzewodzące
• Jony uwięzione
• Fotoniczne
• Rezonans magnetyczny jąder

Metoda działa na obecnym sprzęcie i nie wymaga żadnych specjalnych wymagań. Zespół pokazał również, że technika ta może być wykorzystana do sprawdzania pojedynczego urządzenia względem siebie samego. Dwa wyniki są zgodne tylko wtedy, gdy oba są poprawne, co wynika z faktu, że obliczenia są bardzo różne.

Nowa technika nie wymaga również, aby naukowcy przeglądali pełny wynik obliczenia, co często jest czasochłonne.

Tommaso Demarie jest z Entropica Labs w Singapurze.

Wystarczy sprawdzić, jak często różne urządzenia są zgodne w przypadkach, w których powinny, co można zrobić nawet dla bardzo dużych komputerów kwantowych”, mówi Demarie.

Ta nowa technika jest szczególnie ważna, ponieważ komputery kwantowe stają się coraz bardziej dostępne, dzięki czemu może pomóc upewnić się, że te urządzenia wykonują to, co mają wykonać.

Zespół pracujący nad tą techniką składa się z naukowców z uniwersytetów i ekspertów z branży komputerów kwantowych z wielu firm.

Joe Fitzsimons jest z Horizon Quantum (HQ ) Computing w Singapurze.

“To bliska współpraca między nauką a przemysłem jest tym, co sprawia, że ten artykuł jest wyjątkowy z socjologicznego punktu widzenia”, mówi Fitzsimons. “Chociaż jest postępująca zmiana, z niektórymi naukowcami przechodzącymi do firm, nadal przyczyniają się do wspólnych wysiłków, aby komputery kwantowe były niezawodne i użyteczne.”