Kvantové počítače navzájom kontrolujú presnosť

Kvantové počítače neuveriteľne rýchlo napredujú a sú jedným z našich najlepších nástrojov na riešenie veľkých výpočtových problémov. Kvantové počítače sú však citlivé na vonkajšie vplyvy a náchylné na chyby, ktoré môžu ovplyvniť ich presnosť. 

Pretože niektoré kvantové počítače už nie je možné nezávisle overiť pomocou simulácie s klasickými počítačmi, výskumníci hľadajú nové spôsoby, ako skontrolovať ich presnosť. 

Výskum bol publikovaný v časopise Fyzická kontrola X. 

Chiara Greganti je fyzik na Viedenskej univerzite. 

„Aby sme mohli naplno využiť výhody budúcich kvantových počítačov na kritické výpočty, potrebujeme spôsob, ako zabezpečiť, aby bol výstup správny, aj keď daný výpočet nemôžeme vykonať inými prostriedkami,“ hovorí Greganti.

Kvantové počítače sa navzájom kontrolujú

Tím sa rozhodol vyvinúť a implementovať postup krížovej kontroly, ktorý umožní kvantovým počítačom skontrolovať výsledky iného výpočtu. Zariadenia spolu súvisia, ale zásadne sa od seba líšia. 

Martin Ringbauer pochádza z Univerzity v Innsbrucku.

„Žiadame rôzne kvantové počítače, aby vykonávali rôzne náhodne vyzerajúce výpočty,“ hovorí Ringbauer. "Čo kvantové počítače nevedia, je, že medzi výpočtami, ktoré robia, existuje skryté spojenie." 

Tím môže generovať viacero rôznych výpočtov zo spoločného zdroja spoliehaním sa na alternatívny model kvantových výpočtov postavený na grafových štruktúrach.

„Aj keď sa výsledky môžu zdať náhodné a výpočty sú odlišné, existujú určité výstupy, ktoré musia súhlasiť, ak zariadenia fungujú správne,“ pokračoval.

Implementácia metódy

Tím implementoval metódu na piatich súčasných kvantových počítačoch, ktoré využívajú štyri rôzne hardvérové ​​technológie:

• Supravodivé obvody
• Zachytené ióny
• Photonics
• Jadrová magnetická rezonancia

Metóda funguje na súčasnom hardvéri a nevyžaduje žiadne špeciálne požiadavky. Tím tiež ukázal, že túto techniku ​​možno použiť na kontrolu jedného zariadenia proti sebe. Tieto dva výsledky sa zhodujú iba vtedy, ak sú oba správne, a to je spôsobené tým, že výpočty sú veľmi odlišné. 

Nová technika tiež nevyžaduje, aby sa výskumníci pozreli na úplný výsledok výpočtu, čo je často časovo náročné.

Tommaso Demarie pochádza z Entropica Labs v Singapure.

Stačí skontrolovať, ako často sa rôzne zariadenia zhodujú v prípadoch, keď by mali, čo sa dá urobiť aj pri veľmi veľkých kvantových počítačoch,“ hovorí Demarie.

Táto nová technika je obzvlášť dôležitá, pretože kvantové počítače sú čoraz dostupnejšie, takže môže pomôcť zabezpečiť, aby tieto zariadenia robili to, čo majú.

Tím pracujúci na tejto technike pozostáva z univerzitných výskumníkov a odborníkov z kvantového počítačového priemyslu z viacerých spoločností. 

Joe Fitzsimons pochádza z Horizon Quantum Computing v Singapure. 

„Táto úzka spolupráca akademickej obce a priemyslu je to, čo robí tento dokument jedinečným zo sociologického hľadiska,“ hovorí Fitzsimons. „Hoci dochádza k progresívnemu posunu, keď sa niektorí výskumníci presúvajú do spoločností, stále prispievajú k spoločnému úsiliu, aby bola kvantová výpočtová technika spoľahlivá a užitočná.“