Calculatoarele cuantice verifică acuratețea unele altora

Calculatoarele cuantice progresează incredibil de repede și reprezintă unul dintre cele mai bune instrumente ale noastre pentru rezolvarea problemelor majore de calcul. Cu toate acestea, calculatoarele cuantice sunt sensibile la influențele externe și predispuse la erori, ceea ce poate afecta acuratețea lor.

Deoarece unele calculatoare cuantice nu mai pot fi verificate independent prin simulare cu calculatoare clasice, cercetătorii caută modalități noi de a verifica acuratețea lor.

Cercetarea a fost publicată în jurnalul Physical Review X.

Chiara Greganti este fizician la Universitatea din Viena.

“Pentru a profita pe deplin de calculatoarele cuantice viitoare pentru calcule critice, avem nevoie de o modalitate de a ne asigura că ieșirea este corectă, chiar dacă nu putem efectua calculul în cauză prin alte mijloace”, spune Greganti.

Calculatoare cuantice care se verifică una pe alta

Echipa a încercat să dezvolte și să implementeze o procedură de verificare reciprocă care permite calculatoarelor cuantice să verifice rezultatele unui calcul al altuia. Dispozitivele sunt legate, dar fundamental diferite una de alta.

Martin Ringbauer este de la Universitatea din Innsbruck.

“Cerem diferitelor calculatoare cuantice să efectueze calcule diferite care par aleatorii”, spune Ringbauer. “Ceea ce nu știu calculatoarele cuantice este că există o legătură ascunsă între calculele pe care le efectuează”.

Echipa poate genera multiple calcule diferite dintr-o sursă comună, bazându-se pe un model alternativ de calcul cuantic construit pe structuri grafice.

“Deși rezultatele pot părea aleatorii și calculele sunt diferite, există anumite ieșiri care trebuie să corespundă dacă dispozitivele funcționează corect”, a continuat el.

Implementarea metodei

Echipa a implementat metoda pe cinci calculatoare cuantice actuale care utilizează patru tehnologii hardware diferite:

• Circuite superconductoare
• Ioni capturați
• Fotonică
• Rezonanță magnetică nucleară

Metoda funcționează pe hardware-ul actual și nu necesită cerințe speciale. Echipa a demonstrat, de asemenea, că tehnica poate fi utilizată pentru a verifica un dispozitiv împotriva lui însuși. Cele două rezultate corespund doar dacă ambele sunt corecte, și acest lucru se datorează faptului că calculele sunt foarte diferite.

Noua tehnică nu necesită, de asemenea, ca cercetătorii să examineze rezultatul complet al calculului, ceea ce poate fi adesea consumator de timp.

Tommaso Demarie este de la Entropica Labs din Singapore.

“Este suficient să verificăm cât de des dispozitivele diferite corespund în cazurile în care ar trebui să corespundă, ceea ce poate fi făcut chiar și pentru calculatoare cuantice foarte mari”, spune Demarie.

Această nouă tehnică este deosebit de importantă, deoarece calculatoarele cuantice devin din ce în ce mai disponibile, astfel încât poate ajuta la asigurarea faptului că aceste dispozitive fac ceea ce sunt supuse să facă.

Echipa care lucrează la această tehnică este formată din cercetători universitari și experți din industria calculatoarelor cuantice din multiple companii.

Joe Fitzsimons este de la Horizon Quantum Computing din Singapore.

“Această colaborare strânsă între academia și industrie este ceea ce face această lucrare unică dintr-o perspectivă sociologică”, spune Fitzsimons. “În timp ce există o schimbare progresivă, cu unii cercetători mutându-se la companii, ei continuă să contribuie la efortul comun de a face calculatoarele cuantice fiabile și utile”.