Máy tính lượng tử kiểm tra độ chính xác của nhau

Máy tính lượng tử đang phát triển cực kỳ nhanh chóng và chúng là một trong những công cụ tuyệt vời nhất của chúng ta để giải quyết các vấn đề máy tính lớn. Tuy nhiên, máy tính lượng tử rất nhạy cảm với các tác động bên ngoài và dễ mắc lỗi, điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của chúng. 

Vì một số máy tính lượng tử không còn có thể được xác minh độc lập thông qua mô phỏng với máy tính cổ điển, nên các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm những cách mới để kiểm tra độ chính xác của chúng. 

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Đánh giá vật lý X. 

Chiara Greganti là một nhà vật lý tại Đại học Vienna. 

Greganti cho biết: “Để tận dụng tối đa các máy tính lượng tử trong tương lai cho các tính toán quan trọng, chúng tôi cần một cách để đảm bảo đầu ra là chính xác, ngay cả khi chúng tôi không thể thực hiện phép tính được đề cập bằng các phương tiện khác”.

Máy tính lượng tử kiểm tra lẫn nhau

Nhóm bắt đầu phát triển và triển khai quy trình kiểm tra chéo cho phép máy tính lượng tử kiểm tra kết quả tính toán của một phép tính khác. Các thiết bị có liên quan nhưng khác nhau về cơ bản. 

Martin Ringbauer đến từ Đại học Innsbruck.

Ringbauer nói: “Chúng tôi yêu cầu các máy tính lượng tử khác nhau thực hiện các phép tính có vẻ ngẫu nhiên khác nhau. “Điều mà các máy tính lượng tử không biết là có một mối liên hệ ẩn giấu giữa các tính toán mà chúng đang thực hiện.” 

Nhóm có thể tạo ra nhiều phép tính khác nhau từ một nguồn chung bằng cách dựa vào một mô hình điện toán lượng tử thay thế được xây dựng trên các cấu trúc biểu đồ.

Ông tiếp tục: “Mặc dù các kết quả có thể xuất hiện ngẫu nhiên và các tính toán khác nhau, nhưng có một số đầu ra nhất định phải phù hợp nếu các thiết bị hoạt động chính xác.

Thực hiện phương pháp

Nhóm đã triển khai phương pháp này trên năm máy tính lượng tử hiện tại sử dụng bốn công nghệ phần cứng khác nhau:

• mạch siêu dẫn
• ion bị bẫy
• Quang tử
• Hưởng từ hạt nhân

Phương pháp này hoạt động trên phần cứng hiện tại và không yêu cầu bất kỳ yêu cầu đặc biệt nào. Nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra rằng kỹ thuật này có thể được sử dụng để kiểm tra một thiết bị đơn lẻ với chính nó. Hai kết quả chỉ phù hợp nếu cả hai đều đúng và điều này là do các tính toán rất khác nhau. 

Kỹ thuật mới cũng không yêu cầu các nhà nghiên cứu xem xét toàn bộ kết quả tính toán, vốn thường tốn nhiều thời gian.

Tommaso Demarie đến từ Entropica Labs ở Singapore.

Demarie cho biết, chỉ cần kiểm tra tần suất các thiết bị khác nhau đồng ý với các trường hợp mà chúng nên làm là đủ, điều này có thể được thực hiện ngay cả đối với các máy tính lượng tử rất lớn.

Kỹ thuật mới này đặc biệt quan trọng vì máy tính lượng tử ngày càng trở nên phổ biến, vì vậy nó có thể giúp đảm bảo các thiết bị này đang thực hiện những gì chúng phải làm.

Nhóm làm việc về kỹ thuật này bao gồm các nhà nghiên cứu đại học và các chuyên gia trong ngành điện toán lượng tử từ nhiều công ty. 

Joe Fitzsimons đến từ Horizon Quantum Computing ở Singapore. 

Fitzsimons cho biết: “Sự hợp tác chặt chẽ giữa giới hàn lâm và ngành công nghiệp là điều làm cho bài báo này trở nên độc đáo từ góc độ xã hội học. “Mặc dù có một sự thay đổi dần dần với việc một số nhà nghiên cứu chuyển sang các công ty, nhưng họ vẫn tiếp tục đóng góp vào nỗ lực chung làm cho điện toán lượng tử trở nên đáng tin cậy và hữu ích.”