Квантовые компьютеры проверяют точность друг друга

Квантовые компьютеры развиваются невероятно быстро и являются одним из лучших инструментов для решения серьезных вычислительных задач. Однако квантовые компьютеры чувствительны к внешним воздействиям и склонны к ошибкам, которые могут повлиять на их точность. 

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

Исследование было опубликовано в журнале Физический обзор X. 

Кьяра Греганти — физик из Венского университета. 

«Чтобы в полной мере использовать будущие квантовые компьютеры для критических вычислений, нам нужен способ гарантировать правильность вывода, даже если мы не можем выполнить рассматриваемый расчет другими средствами», — говорит Греганти.

Квантовые компьютеры проверяют друг друга

Команда намеревалась разработать и внедрить процедуру перекрестной проверки, которая позволяет квантовым компьютерам проверять результаты вычислений другого. Устройства родственны, но принципиально отличаются друг от друга. 

Мартин Рингбауэр из Университета Инсбрука.

«Мы просим разные квантовые компьютеры выполнять разные случайные вычисления», — говорит Рингбауэр. «Чего квантовые компьютеры не знают, так это того, что между выполняемыми ими вычислениями существует скрытая связь». 

Команда может генерировать несколько различных вычислений из общего источника, полагаясь на альтернативную модель квантовых вычислений, построенную на графовых структурах.

«Хотя результаты могут казаться случайными, а вычисления различаются, есть определенные результаты, которые должны совпадать, если устройства работают правильно», — продолжил он.

Реализация метода

Команда реализовала метод на пяти текущих квантовых компьютерах, которые используют четыре различных аппаратных технологии:

• Сверхпроводящие цепи
• Захваченные ионы
• Фотоника
• Ядерный магнитный резонанс

Метод работает на современном оборудовании и не требует особых требований. Команда также показала, что этот метод можно использовать для проверки одного устройства на себя. Два результата согласуются только в том случае, если они оба верны, и это связано с тем, что вычисления сильно различаются. 

Новый метод также не требует от исследователей просмотра полного результата вычислений, что часто занимает много времени.

Томмазо Демари из Entropica Labs в Сингапуре.

Достаточно проверить, как часто разные устройства согласуются в случаях, когда они должны, что можно сделать даже для очень больших квантовых компьютеров», — говорит Демари.

Этот новый метод особенно важен, поскольку квантовые компьютеры становятся все более доступными, поэтому он может помочь гарантировать, что эти устройства делают то, что они должны делать.

Команда, работающая над этим методом, состоит из университетских исследователей и экспертов индустрии квантовых вычислений из нескольких компаний. 

Джо Фицсаймонс из Horizon Quantum Computing в Сингапуре. 

«Тесное сотрудничество научных кругов и промышленности делает эту статью уникальной с социологической точки зрения», — говорит Фитцсаймонс. «Несмотря на то, что некоторые исследователи переходят в компании, они продолжают вносить свой вклад в общее дело, делая квантовые вычисления надежными и полезными».