Een team van onderzoekers van de Universiteit van Innsbruck en de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen heeft een manier ontwikkeld om de output van een kwantumcomputer te verifiëren door deze te vergelijken met de output van een andere kwantumcomputer. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de groep beschrijft het ontwikkelen en testen van hun efficiënte aanpak voor het verifiëren van kwantumapparaten.

Naarmate computerwetenschappers dichter bij het creëren van een echt bruikbare kwantumcomputer komen, ze worden geconfronteerd met een nieuw probleem:hoe de resultaten ervan te verifiëren. Het verifiëren van de resultaten van kleine kwantumcomputers met slechts een paar qubits is eenvoudig:vergelijk de resultaten met de uitvoer van een traditionele computer. In een systeem met meer qubits, echter, deze aanpak wordt onhaalbaar - het vereist te veel traditionele rekenkracht. Het hele punt van quantum computing, ten slotte, is om problemen op te lossen die momenteel onoplosbaar zijn door traditionele computers.

Een andere manier om de resultaten van een kwantumcomputer te verifiëren, is door ze te vergelijken met de output van een andere kwantumcomputer. Helaas, dit is niet zo eenvoudig als het klinkt vanwege de intrinsieke willekeur van de kwantummechanica. Zelfs identieke kwantumcomputers zullen geen identieke resultaten opleveren. Met kwantumcomputers, het zijn de kansen voor de output die ze produceren, in plaats van de uitgangen, die zijn hetzelfde.

Eerdere pogingen om de resultaten van twee kwantumcomputers te vergelijken, hadden doorgaans betrekking op het reconstrueren van hun kwantumtoestanden. Maar deze aanpak wordt onhaalbaar naarmate systemen groter worden - het vereist 4 ^N metingen om de toestanden van systemen met n qubits te schatten. Een andere benadering omvat het gebruik van een parameter die fidelity wordt genoemd. Het wordt gedefinieerd als een parameter die de overlap beschrijft tussen de uitvoer van twee kwantumcomputers. In deze nieuwe poging de onderzoekers stelden een nieuwe manier voor om getrouwheidsmaatregelen te gebruiken om de uitvoer van twee kwantumcomputers te vergelijken.

De nieuwe aanpak houdt in dat eerst een beginstatus voor beide computers wordt voorbereid. Volgende, een willekeurige bewerking wordt toegepast op beide begintoestanden, en vervolgens worden beide apparaten gemeten. De willekeurigheid van de bewerkingen die op het systeem worden uitgevoerd, zorgt ervoor dat alle staten eerlijk worden behandeld, het voorkomen van de introductie van slechte staten die de resultaten zouden kunnen vertekenen. De onderzoekers testten hun aanpak op een 10-qubit-quantumsimulator met ingesloten ionen en ontdekten dat deze een hoge initiële betrouwbaarheid van 0,97 opleverde. Overuren, de trouw nam af, helaas, als gevolg van complicaties waarbij veel lichaamstoestanden betrokken zijn, terugvallen op 0,7.

© 2020 Wetenschap X Netwerk