Calculatoarele cuantice verifică acuratețea unele altora

Calculatoarele cuantice progresează incredibil de repede și sunt unul dintre cele mai bune instrumente 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 noi modalități de a verifica acuratețea lor.

Cercetarea a fost publicată în revista 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 verifică una alta

Echipa a încercat să dezvolte și să implementeze o procedură de verificare 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 aleatoare”, 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 de graf.

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

Implementarea metodei

Echipa a implementat metoda pe cinci calculatoare cuantice actuale care utilizează patru tehnologii de 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 sunt de acord doar dacă sunt ambele corecte, și acest lucru se datorează faptului că calculele sunt foarte diferite.

Tehnica nouă nu necesită, de asemenea, ca cercetătorii să examineze rezultatul complet al calculelor, ceea ce poate fi adesea consumator de timp.

Tommaso Demarie este de la Entropica Labs în Singapore.

Este suficient să se verifice cât de des dispozitivele diferite sunt de acord pentru cazurile în care ar trebui să fie, ceea ce poate fi făcut chiar și pentru calculatoare cuantice foarte mari”, spune Demarie.

Această tehnică nouă 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 menite să facă.

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

Joe Fitzsimons este de la Horizon Quantum (HQ ) Computing în 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 care se mută la companii, ei continuă să contribuie la efortul comun de a face calculatoarele cuantice fiabile și utile”.