Máy tính lượng tử kiểm tra độ chính xác của nhau

Máy tính lượng tử đang phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc, và chúng là một trong những công cụ mạnh nhất của chúng ta để giải quyết các vấn đề tính toán lớn. Tuy nhiên, máy tính lượng tử rất nhạy với các yếu tố bên ngoài và dễ bị lỗi, điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của chúng.

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

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Physical Review X.

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

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

Máy tính lượng tử kiểm tra nhau

Đội ngũ nghiên cứu đã thiết lập một thủ tục kiểm tra chéo cho phép máy tính lượng tử kiểm tra kết quả của một tính toán của máy tính lượng tử khác. Các thiết bị này liên quan nhưng khác biệt về cơ bản.

Martin Ringbauer đến từ Đại học Innsbruck.

“Chúng tôi yêu cầu các máy tính lượng tử khác nhau thực hiện các tính toán ngẫu nhiên khác nhau,” Ringbauer nói. “Điều mà máy tính lượng tử không biết là có một kết nối ẩn giữa các tính toán họ đang thực hiện.”

Đội ngũ nghiên cứu có thể tạo ra nhiều tính toán khác nhau từ một nguồn chung bằng cách dựa vào một mô hình thay thế của máy tính lượng tử được xây dựng trên cấu trúc đồ thị.

“Mặc dù kết quả có thể xuất hiện ngẫu nhiên và các tính toán khác nhau, có một số đầu ra nhất định phải đồng ý nếu các thiết bị hoạt động chính xác,” anh tiếp tục.

Triển khai phương pháp

Đội ngũ nghiên cứu 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 bắt giữ
• Photonics
• Phản ứng cộng 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. Đội ngũ nghiên cứu cũng chỉ ra rằng kỹ thuật này có thể được sử dụng để kiểm tra một thiết bị riêng lẻ so với chính nó. Hai kết quả chỉ đồng ý nếu chúng đều chính xác, và điều này là do các tính toán rất khác nhau.

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

Tommaso Demarie đến từ Entropica Labs ở Singapore.

Đủ để kiểm tra xem các thiết bị khác nhau đồng ý bao nhiêu lần cho các trường hợp chúng nên, điều này có thể được thực hiện ngay cả đối với các máy tính lượng tử rất lớn,” Demarie nói.

Kỹ thuật mới này đặc biệt quan trọng khi máy tính lượng tử đang trở nên phổ biến hơn, vì vậy nó có thể giúp đảm bảo các thiết bị này hoạt động như dự kiến.

Đội ngũ nghiên cứu đang làm việc trên kỹ thuật này bao gồm các nhà nghiên cứu tại trường đại học và các chuyên gia trong ngành máy tính lượng tử từ nhiều công ty.

Joe Fitzsimons đến từ Horizon Quantum (HQ ) Computing ở Singapore.

“Sự hợp tác chặt chẽ giữa học thuật và công nghiệp là điều làm cho bài báo này độc đáo từ góc độ xã hội học,” Fitzsimons nói. “Trong khi có một sự thay đổi tiến bộ với một số nhà nghiên cứu chuyển sang các công ty, họ vẫn tiếp tục đóng góp vào nỗ lực chung nhằm làm cho máy tính lượng tử trở nên đáng tin cậy và hữu ích.”