Квантові обчислення
Квантові комп’ютери перевіряють один одного на точність
Квантові комп’ютери розвиваються неймовірно швидко, і вони є одним із наших найкращих інструментів для вирішення великих обчислювальних проблем. Однак квантові комп’ютери чутливі до зовнішніх впливів і схильні до помилок, що може вплинути на їх точність.
Оскільки деякі квантові комп’ютери більше не можна незалежно перевірити шляхом моделювання за допомогою класичних комп’ютерів, дослідники шукають нові способи перевірити їх точність.
Дослідження було опубліковане в журналі Фізичний огляд X.
К’яра Ґреґанті — фізик із Віденського університету.
«Щоб повною мірою скористатися перевагами майбутніх квантових комп’ютерів для критичних обчислень, нам потрібен спосіб забезпечити правильний вихід, навіть якщо ми не можемо виконати обчислення, про які йде мова, іншими засобами», — каже Греганті.
Квантові комп’ютери перевіряють один одного
Команда вирішила розробити та реалізувати процедуру перехресної перевірки, яка дозволить квантовим комп’ютерам перевіряти результати обчислень іншого. Пристрої споріднені, але принципово відрізняються один від одного.
Мартін Рінгбауер з університету Інсбрука.
«Ми просимо різні квантові комп’ютери виконувати різні випадкові обчислення», — каже Рінгбауер. «Квантові комп’ютери не знають, що між обчисленнями, які вони виконують, існує прихований зв’язок».
Команда може генерувати кілька різних обчислень із загального джерела, покладаючись на альтернативну модель квантових обчислень, побудовану на графових структурах.
«Хоча результати можуть виглядати випадковими, а обчислення відрізняються, є певні результати, які повинні узгоджуватися, якщо пристрої працюють правильно», — продовжив він.
Реалізація методу
Команда реалізувала метод на п’яти сучасних квантових комп’ютерах, які використовують чотири різні апаратні технології:
- Надпровідні кола
- Захоплені іони
- Фотоніка
- Ядерно-магнітний резонанс
Метод працює на поточному обладнанні та не вимагає особливих вимог. Команда також показала, що цю техніку можна використовувати для перевірки одного пристрою на нього самого. Два результати узгоджуються, лише якщо вони обидва правильні, і це пов’язано з тим, що обчислення сильно відрізняються.
Нова техніка також не вимагає від дослідників перегляду повного результату обчислень, що часто займає багато часу.
Томмазо Демарі з Entropica Labs у Сінгапурі.
Досить перевірити, як часто різні пристрої узгоджуються в тих випадках, де вони повинні, що можна зробити навіть для дуже великих квантових комп’ютерів», — каже Демарі.
Ця нова техніка особливо важлива, оскільки квантові комп’ютери стають дедалі доступнішими, тож вона може допомогти переконатися, що ці пристрої роблять те, що вони повинні робити.
Команда, яка працює над цією технікою, складається з університетських дослідників і експертів у галузі квантових обчислень з багатьох компаній.
Джо Фіцсімонс із Horizon Quantum Computing у Сінгапурі.
«Ця тісна співпраця академічних кіл і промисловості робить цю статтю унікальною з соціологічної точки зору», — каже Фіцсімонс. «Хоча деякі дослідники переходять у компанії, вони продовжують робити внесок у спільні зусилля, щоб зробити квантові обчислення надійними та корисними».
