Квантові комп’ютери перевіряють точність один одного

Квантові комп’ютери розвиваються неймовірно швидко, і вони є одним з наших найкращих інструментів для вирішення великих обчислювальних проблем. 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 через симуляцію з класичними комп’ютерами, дослідники шукають нові способи перевірити їхню точність.

Дослідження було опубліковано в журналі Physical Review X.

Chiara Greganti – фізик у Віденському університеті.

“Щоб повністю використати майбутні квантові комп’ютери для критичних розрахунків, нам потрібно мати можливість забезпечити правильність виходу, навіть якщо ми не можемо виконати розрахунок іншими засобами”, – говорить Greganti.

Квантові комп’ютери перевіряють один одного

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

Martin Ringbauer з Інсбрукського університету.

“Ми просимо різні квантові комп’ютери виконувати різні випадкові розрахунки”, – говорить Ringbauer. “Те, чого квантові комп’ютери не знають, це те, що існує прихований зв’язок між розрахунками, які вони виконують.”

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 виходи, які повинні збігатися, якщо пристрої працюють правильно”, – продовжує він.

Реалізація методу

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

• Суперконductive кола
• Захоплені іони
• Фотоніка
• Ядерна магнітна резонансія

Метод працює на поточному 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 тому випадку, якщо вони обидва правильні, і це відбувається через те, що розрахунки дуже різні.

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

Tommaso Demarie 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 Demarie.

Ця нова техніка особливо важлива, оскільки квантові комп’ютери стають дедалі 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.

Joe Fitzsimons з Horizon Quantum Computing у Сінгапурі.

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