Квантовые компьютеры развиваются быстрыми темпами и уже начинают расширять границы крупнейших суперкомпьютеров в мире. Тем не менее, эти устройства чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям и, следовательно, подвержены ошибкам, которые могут изменить результат вычислений. Это особенно сложно для квантовых вычислений, которые недоступны для наших надежных классических компьютеров, где мы больше не можем независимо проверять результаты с помощью моделирования. «Чтобы в полной мере использовать преимущества будущих квантовых компьютеров для критических вычислений, нам нужен способ гарантировать правильность вывода, даже если мы не можем выполнить рассматриваемый расчет другими способами», — говорит Кьяра Греганти из Венского университета.
Пусть квантовые компьютеры проверяют друг друга
Чтобы решить эту проблему, команда разработала и внедрила новую процедуру перекрестной проверки, которая позволяет проверять результаты вычислений, выполненных на одном устройстве, с помощью связанных, но принципиально разных вычислений на другом устройстве. «Мы просим разные квантовые компьютеры выполнять разные случайные вычисления», — объясняет Мартин Рингбауэр из Университета Инсбрука. «Чего не знают квантовые компьютеры, так это того, что существует скрытая связь между вычислениями, которые они делают». Используя альтернативную модель квантовых вычислений, основанную на структурах графов, команда может производить множество различных вычислений из общего источника. «Хотя результаты могут казаться случайными, а вычисления могут отличаться, есть определенные результаты, которые должны согласовываться, если устройства работают правильно.
Простая и эффективная техника
Команда реализовала свой метод на 5 современных квантовых компьютерах с использованием 4 различных аппаратных технологий: сверхпроводящие схемы, захваченные ионы, фотоника и ядерный магнитный резонанс. Это говорит о том, что метод работает на текущем оборудовании без каких-либо особых требований. Команда также продемонстрировала, что эту технику можно использовать для проверки одного устройства на себе. Поскольку два вычисления настолько разные, два результата будут согласованы только в том случае, если они также верны. Еще одно ключевое преимущество нового подхода заключается в том, что исследователям не нужно смотреть на полный результат вычислений, что может занять очень много времени. «Достаточно проверить, как часто разные устройства соглашаются в тех случаях, когда они должны, что можно сделать даже для очень больших квантовых компьютеров», говорит Томмазо Демари из Entropica Labs в Сингапуре. По мере того, как становится доступным все больше и больше квантовых компьютеров, этот метод может стать ключом к тому, чтобы убедиться, что они делают то, что рекламируется.
Академические круги и промышленность объединяют усилия, чтобы сделать квантовые компьютеры заслуживающими доверия
Исследование, направленное на то, чтобы сделать квантовые компьютеры заслуживающими доверия, является совместным усилием университетских исследователей и экспертов индустрии квантовых вычислений из нескольких компаний. «Это тесное сотрудничество академических кругов и промышленности — вот что делает эту статью уникальной с социологической точки зрения», — делится Джо Фитцсаймонс из Horizon Quantum Computing в Сингапуре. «В то время как некоторые исследователи постепенно переходят в компании, они продолжают вносить свой вклад в общие усилия, направленные на то, чтобы квантовые вычисления были надежными и полезными».
Источник — aobe.