Komputery kwantowe mogą się mylić! Naukowcy właśnie odkryli, jak to sprawdzić

Zespół naukowców z Swinburne University of Technology zaprezentował właśnie przełomową metodę, która może stać się kluczem do budowania naprawdę wiarygodnych komputerów kwantowych.

Dlaczego weryfikacja wyników kwantowych jest tak trudna

Wiele zadań, które potencjalnie mogą rozwiązywać komputery kwantowe, wymagałoby od najszybszych superkomputerów milionów lub miliardów lat obliczeń. Oznacza to, że porównanie wyników jest teoretycznie niemożliwe — i właśnie to komplikuje potwierdzanie poprawności działania maszyn kwantowych.

„Aby walidować komputery kwantowe, potrzebujemy metod pozwalających porównać teorię i wynik bez oczekiwania latami na obliczenia superkomputera” — wyjaśnia dr Alexander Dellios, główny autor badania.

Nowa metoda testowania urządzeń GBS

Naukowcy skoncentrowali się na walidacji działania jednego z najbardziej zaawansowanych typów komputerów kwantowych: Gaussian Boson Samplerów (GBS). Wykorzystują one fotony — podstawowe cząstki światła — do generowania niezwykle złożonych obliczeń probabilistycznych.

Nowa technika pozwala zweryfikować poprawność wyników GBS w kilka minut na zwykłym laptopie, podczas gdy klasycznym superkomputerom zajęłoby to… tysiące lat.

Ukryte błędy ujawnione w rekordowym eksperymencie

Aby potwierdzić skuteczność metody, badacze wykorzystali ją do analizy niedawno zaprezentowanego eksperymentu GBS, którego odtworzenie klasycznymi metodami wymagałoby aż 9000 lat.

Ich wnioski były zaskakujące:

• rozkład wyników eksperymentu nie zgadzał się z zakładanym modelem,
• odkryto dodatkowy szum, którego autorzy oryginalnego eksperymentu nie uwzględnili.

Teraz kluczowe jest ustalenie, czy ten nieoczekiwany rozkład jest równie trudny do odtworzenia jak oczekiwany — czy też zaobserwowane błędy sprawiły, że urządzenie częściowo utraciło swoje właściwości kwantowe.

Krok w stronę komercyjnych komputerów kwantowych

Nowe narzędzie może odegrać ogromną rolę w rozwoju dużych, stabilnych i wolnych od błędów komputerów kwantowych — urządzeń, które mogłyby zrewolucjonizować:

• projektowanie leków,
• sztuczną inteligencję,
• cyberbezpieczeństwo,
• modelowanie złożonych systemów fizycznych,
• kryptografię postkwantową.

„Skalowalne metody weryfikacji komputerów kwantowych są kluczowe. Pozwalają identyfikować błędy i korygować je, dzięki czemu maszyny zachowują swoją ‘kwantowość’” — podkreśla Dellios.

Źródło: Swinburne University of Technology