Computadores Quânticos Verificam a Precisão Uns dos Outros

Os computadores quânticos estão avançando incrivelmente rápido e são uma das nossas principais ferramentas para resolver grandes problemas de computação. No entanto, os computadores quânticos são sensíveis a influências externas e propensos a erros, o que pode afetar sua precisão.

Como alguns computadores quânticos não podem mais ser verificados independentemente por simulação com computadores clássicos, os pesquisadores estão procurando novas maneiras de verificar sua precisão.

A pesquisa foi publicada no jornal Physical Review X.

Chiara Greganti é uma física da Universidade de Viena.

“Para aproveitar ao máximo os computadores quânticos futuros para cálculos críticos, precisamos de uma maneira de garantir que a saída esteja correta, mesmo que não possamos realizar o cálculo em questão por outros meios”, diz Greganti.

Computadores Quânticos Verificando Uns os Outros

A equipe desenvolveu e implementou um procedimento de verificação cruzada que permite que os computadores quânticos verifiquem os resultados de um cálculo de outro. Os dispositivos são relacionados, mas fundamentalmente diferentes uns dos outros.

Martin Ringbauer é da Universidade de Innsbruck.

“Pedimos a diferentes computadores quânticos que realizem cálculos diferentes com aparência aleatória”, diz Ringbauer. “O que os computadores quânticos não sabem é que há uma conexão oculta entre os cálculos que estão realizando.”

A equipe pode gerar múltiplos cálculos diferentes a partir de uma fonte comum, confiando em um modelo alternativo de computação quântica baseado em estruturas de grafos.

“Embora os resultados possam parecer aleatórios e os cálculos sejam diferentes, há certas saídas que devem concordar se os dispositivos estiverem funcionando corretamente”, continuou.

Implementando o Método

A equipe implementou o método em cinco computadores quânticos atuais que usam quatro tecnologias de hardware diferentes:

• Circuitos supercondutores
• Íons aprisionados
• Fotônica
• Ressonância magnética nuclear

O método funciona no hardware atual e não requer requisitos especiais. A equipe também mostrou que a técnica poderia ser usada para verificar um dispositivo contra si mesmo. Os dois resultados só concordam se ambos estiverem corretos, e isso ocorre porque os cálculos são altamente diferentes.

A nova técnica também não requer que os pesquisadores analisem o resultado completo do cálculo, o que muitas vezes é demorado.

Tommaso Demarie é da Entropica Labs em Cingapura.

Basta verificar com que frequência os diferentes dispositivos concordam nos casos em que deveriam, o que pode ser feito mesmo para computadores quânticos muito grandes”, diz Demarie.

Essa nova técnica é especialmente importante à medida que os computadores quânticos estão se tornando cada vez mais disponíveis, então pode ajudar a garantir que esses dispositivos estejam fazendo o que se supõe que façam.

A equipe que trabalha nessa técnica é composta por pesquisadores universitários e especialistas em computação quântica da indústria de várias empresas.

Joe Fitzsimons é da Horizon Quantum (HQ ) Computing em Cingapura.

“Essa colaboração estreita entre academia e indústria é o que torna esse artigo único do ponto de vista sociológico”, diz Fitzsimons. “Enquanto há uma mudança progressiva com alguns pesquisadores se mudando para empresas, eles continuam contribuindo para o esforço comum de tornar a computação quântica confiável e útil.”