Квантові комп’ютери перевіряють точність один одного

Квантові комп’ютери розвиваються неймовірно швидко, і вони є одним з наших найкращих інструментів для вирішення великих задач обчислень. Однак квантові комп’ютери чутливі до зовнішніх впливів і схильні до помилок, які можуть вплинути на їхню точність.

Оскільки деякі квантові комп’ютери вже не можуть бути незалежно перевірені за допомогою симуляції на класичних комп’ютерах, дослідники шукають нові способи перевірки їхньої точності.

Дослідження було опубліковано в журналі Physical Review X.

К’яра Греганті – фізик у Віденському університеті.

“Щоб повністю використати майбутні квантові комп’ютери для критичних розрахунків, нам потрібно мати можливість забезпечити правильність результату, навіть якщо ми не можемо виконати розрахунок іншим способом”, – говорить Греганті.

Квантові комп’ютери перевіряють один одного

Команда розробила та реалізувала процедуру взаємної перевірки, яка дозволяє квантовим комп’ютерам перевіряти результати розрахунків один одного. Пристрої пов’язані, але фундаментально різні.

Мартін Рінґбауер – з Інсбрукського університету.

“Ми просимо різні квантові комп’ютери виконати різні випадкові розрахунки”, – говорить Рінґбауер. “Що квантові комп’ютери не знають, так це те, що між розрахунками, які вони виконують, існує прихований зв’язок.”

Команда може генерувати кілька різних розрахунків з одного джерела, спираючись на альтернативну модель квантових обчислень, побудовану на графічних структурах.

“Хоча результати можуть здаватися випадковими, а розрахунки різні, існують певні результати, які повинні збігатися, якщо пристрої працюють правильно”, – продовжує він.

Реалізація методу

Команда реалізувала метод на п’яти сучасних квантових комп’ютерах, які використовують чотири різні апаратні технології:

• Суперкондуктивні контури
• Захоплені іони
• Фотоніка
• Ядерна магнітна резонансія

Метод працює на сучасному апаратному забезпеченні та не вимагає жодних спеціальних вимог. Команда також показала, що техніку можна використовувати для перевірки одного пристрою проти самого себе. Два результати збігаються лише у разі, якщо вони обидва правильні, що пояснюється високою різницею між розрахунками.

Нова техніка також не вимагає від дослідників перегляду повного результату розрахунку, що часто займає багато часу.

Томмазо Демарі – з Entropica Labs у Сінгапурі.

Достатньо перевірити, як часто різні пристрої збігаються у випадках, коли вони повинні, що можна зробити навіть для дуже великих квантових комп’ютерів”, – говорить Демарі.

Ця нова техніка особливо важлива, оскільки квантові комп’ютери стають все більш доступними, тому вона може допомогти забезпечити правильність роботи цих пристроїв.

Команда, яка працює над цією технікою, складається з університетських дослідників та експертів з квантових обчислень з декількох компаній.

Джо Фітцсімонс – з Horizon Quantum Computing у Сінгапурі.

“Ця тісна співпраця між академією та промисловістю є тим, що робить цю роботу унікальною з соціологічної точки зору”, – говорить Фітцсімонс. “Хоча відбувається поступовий зсув, коли деякі дослідники переходять до компаній, вони продовжують внесок у спільну роботу з роблення квантових обчислень надійними та корисними.”