Verificering af output fra en kvantecomputer ved at sammenligne det med output fra en anden kvantecomputer

Et team af forskere fra universitetet i Innsbruck og det østrigske videnskabsakademi har udviklet en måde at verificere output fra en kvantecomputer ved at sammenligne det med output fra en anden kvantecomputer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver at udvikle og teste deres effektive tilgang til at verificere kvanteenheder.

Efterhånden som computerforskere bevæger sig tættere på at skabe en virkelig brugbar kvantecomputer, de står over for et nyt problem - hvordan man verificerer resultaterne. Det er ligetil at kontrollere resultaterne af små kvantecomputere med blot et par qubits - sammenlign resultaterne med output fra en traditionel computer. I et system med flere qubits, imidlertid, denne fremgangsmåde bliver umulig - det kræver for meget traditionel computerkraft. Hele pointen med kvanteberegning, trods alt, er at løse problemer, der i øjeblikket er uløselige af traditionelle computere.

En anden måde at verificere resultaterne fra en kvantecomputer på er at sammenligne dem med output fra en anden kvantecomputer. Desværre, dette er ikke så enkelt som det lyder på grund af kvantemekanikkens iboende tilfældighed. Selv identiske kvantecomputere vil ikke producere identiske resultater. Med kvantecomputere, det er sandsynlighederne for de output, de producerer, frem for output, der er de samme.

Tidligere bestræbelser på at sammenligne resultater fra to kvantecomputere har typisk involveret rekonstruktion af deres kvantetilstande. Men denne tilgang bliver umulig, når systemer vokser sig større - det kræver 4 ⁿ målinger til at estimere tilstandene for systemer med n qubits. En anden tilgang indebærer at bruge en parameter kaldet en troskab. Det er defineret som en parameter, der beskriver overlapningen mellem output fra to kvantecomputere. I denne nye indsats, forskerne foreslog en ny måde at bruge troværdighedsmålinger til at sammenligne output fra to kvantecomputere.

Den nye tilgang indebærer først at forberede en starttilstand for begge computere. Næste, en tilfældig operation anvendes til begge indledende tilstande, og derefter måles begge enheder. Tilfældigheden af ​​de operationer, der udføres på systemet, sikrer, at alle tilstande behandles fair, forhindre indførelse af dårlige tilstande, der kan skæve resultaterne. Forskerne testede deres tilgang på en 10-qubit fanget-ion-kvantesimulator og fandt, at den gav en høj initial troværdighed på 0,97. Over tid, troværdigheden faldt, desværre, på grund af komplikationer, der involverer mange kropslige stater, falder tilbage til 0,7.

© 2020 Science X Network