Квантовые компьютеры проверяют точность друг друга

Квантовые компьютеры развиваются невероятно быстро, и они являются одним из наших лучших инструментов для решения крупных задач вычислений. Однако квантовые компьютеры чувствительны к внешним влияниям и склонны к ошибкам, которые могут повлиять на их точность.

Поскольку некоторые квантовые компьютеры больше не могут быть независимо проверены с помощью классических компьютеров, исследователи ищут новые способы проверки их точности.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review X.

Chiara Greganti – физик в Университете Вены.

“Чтобы полностью использовать будущие квантовые компьютеры для критических вычислений, нам нужно найти способ обеспечить правильность выходных данных, даже если мы не можем выполнить расчет другими средствами”, – говорит Греганти.

Квантовые компьютеры проверяют друг друга

Команда разработала и реализовала процедуру взаимной проверки, которая позволяет квантовым компьютерам проверять результаты расчетов друг друга. Устройства связаны, но фундаментально различны.

Мартин Рингбауэр из Университета Инсбрука.

“Мы просим разные квантовые компьютеры выполнить разные случайные вычисления”, – говорит Рингбауэр. “Что квантовые компьютеры не знают, так это то, что между вычислениями, которые они выполняют, существует скрытая связь”.

Команда может генерировать несколько разных вычислений из общего источника, полагаясь на альтернативную модель квантовых вычислений, основанную на графических структурах.

“Хотя результаты могут казаться случайными, а вычисления различными, существуют определенные выходные данные, которые должны совпадать, если устройства работают правильно”, – продолжил он.

Реализация метода

Команда реализовала метод на пяти современных квантовых компьютерах, которые используют четыре разных технологии аппаратного обеспечения:

• Сверхпроводящие цепи
• Ловушки ионов
• Фотоника
• Ядерная магнитная резонансия

Метод работает на современном оборудовании и не требует специальных требований. Команда также показала, что технику можно использовать для проверки одного устройства против самого себя. Два результата совпадают только в том случае, если они оба правильны, и это связано с тем, что вычисления сильно различаются.

Новая техника также не требует от исследователей изучать полный результат вычисления, что часто занимает много времени.

Томмазо Демари – из Entropica Labs в Сингапуре.

“Достаточно проверить, как часто разные устройства согласуются в тех случаях, когда они должны, что можно сделать даже для очень крупных квантовых компьютеров”, – говорит Демари.

Эта новая техника особенно важна, поскольку квантовые компьютеры становятся все более доступными, и она может помочь обеспечить правильность работы этих устройств.

Команда, работающая над этой техникой, состоит из университетских исследователей и экспертов отрасли квантовых вычислений из нескольких компаний.

Джо Фицсимонс из Horizon Quantum (HQ ) Computing в Сингапуре.

“Это тесное сотрудничество между академией и промышленностью – это то, что делает эту работу уникальной с социологической точки зрения”, – говорит Фицсимонс. “Хотя происходит прогрессивный сдвиг, и некоторые исследователи переходят в компании, они продолжают вносить свой вклад в общее дело, делая квантовые вычисления надежными и полезными.”