Kwantumcomputers vorderen in een snel tempo en beginnen nu al de grenzen van 's werelds grootste supercomputers te verleggen. Nog, deze apparaten zijn extreem gevoelig voor invloeden van buitenaf en dus vatbaar voor fouten die het resultaat van de berekening kunnen veranderen. Dit is met name een uitdaging voor kwantumberekeningen die buiten het bereik van onze vertrouwde klassieke computers liggen, waar we de resultaten niet langer onafhankelijk kunnen verifiëren door middel van simulatie. "Om volledig te profiteren van toekomstige kwantumcomputers voor kritische berekeningen, hebben we een manier nodig om ervoor te zorgen dat de uitvoer correct is, zelfs als we de berekening in kwestie niet op een andere manier kunnen uitvoeren, ", zegt Chiara Greganti van de Universiteit van Wenen.

Laat de kwantumcomputers elkaar controleren

Om deze uitdaging aan te gaan, het team ontwikkelde en implementeerde een nieuwe kruiscontroleprocedure waarmee de resultaten van een berekening die op het ene apparaat is uitgevoerd, kunnen worden geverifieerd via een gerelateerde maar fundamenteel andere berekening op een ander apparaat. "We vragen verschillende kwantumcomputers om verschillende willekeurig ogende berekeningen uit te voeren, " legt Martin Ringbauer van de Universiteit van Innsbruck uit. "Wat de kwantumcomputers niet weten, is dat er een verborgen verband is tussen de berekeningen die ze doen." het team is in staat om veel verschillende berekeningen uit een gemeenschappelijke bron te genereren. "Hoewel de resultaten willekeurig lijken en de berekeningen anders zijn, er zijn bepaalde uitgangen die moeten overeenkomen of de apparaten correct werken."

Een eenvoudige en efficiënte techniek

Het team implementeerde hun methode op 5 huidige kwantumcomputers met behulp van 4 verschillende hardwaretechnologieën:supergeleidende circuits, gevangen ionen, fotonica, en kernmagnetische resonantie. Dit toont aan dat de methode werkt op de huidige hardware zonder speciale vereisten. Het team toonde ook aan dat de techniek kan worden gebruikt om een ​​enkel apparaat tegen zichzelf te controleren. Omdat de twee berekeningen zo verschillend zijn, de twee resultaten komen alleen overeen als ze ook correct zijn. Een ander belangrijk voordeel van de nieuwe aanpak is dat de onderzoekers niet naar het volledige resultaat van de berekening hoeven te kijken, wat erg tijdrovend kan zijn. "Het is voldoende om te controleren hoe vaak de verschillende apparaten overeenkomen voor de gevallen waarin ze zouden moeten, wat zelfs voor zeer grote kwantumcomputers mogelijk is", zegt Tommaso Demarie van Entropica Labs in Singapore. Nu er steeds meer kwantumcomputers beschikbaar komen, deze techniek kan de sleutel zijn om ervoor te zorgen dat ze doen wat wordt geadverteerd

De academische wereld en de industrie bundelen hun krachten om kwantumcomputers betrouwbaar te maken

Het onderzoek dat erop gericht is kwantumcomputers betrouwbaar te maken, is een gezamenlijke inspanning van universitaire onderzoekers en experts uit de kwantumcomputerindustrie van meerdere bedrijven. "Deze nauwe samenwerking van de academische wereld en de industrie is wat deze paper uniek maakt vanuit een sociologisch perspectief", deelt Joe Fitzsimons van Horizon Quantum Computing in Singapore. "Hoewel er een progressieve verschuiving is waarbij sommige onderzoekers naar bedrijven verhuizen, ze blijven bijdragen aan de gezamenlijke inspanning om quantum computing betrouwbaar en nuttig te maken."