Gate set tomography (GST) is een krachtige techniek voor het karakteriseren van de prestaties van kwantumcomputers. Het gaat om het meten van de fouten die optreden wanneer kwantumpoorten op qubits worden toegepast, en het vervolgens gebruiken van deze informatie om de kwantumtoestand van het systeem te reconstrueren. GST stelt natuurkundigen in staat fouten in software te identificeren en te corrigeren, en de prestaties van kwantumalgoritmen te optimaliseren.

Hoe werkt GST?

GST werkt door een reeks kwantumpoorten toe te passen op een reeks qubits en vervolgens de resulterende toestand van het systeem te meten. De gemeten toestand wordt vergeleken met de verwachte toestand, en het verschil tussen beide wordt gebruikt om de fouten te schatten die zijn opgetreden tijdens de poortoperaties. Dit proces wordt herhaald voor verschillende sets poorten en qubits, totdat er een compleet beeld ontstaat van de fouten in de kwantumcomputer.

Wat zijn de voordelen van GST?

GST biedt een aantal belangrijke voordelen voor het karakteriseren van kwantumcomputers. Ten eerste stelt het natuurkundigen in staat fouten in kwantumcircuits te identificeren en te corrigeren. Dit is essentieel voor de ontwikkeling van fouttolerante kwantumcomputers, die foutloos berekeningen kunnen uitvoeren. Ten tweede kan GST worden gebruikt om de prestaties van kwantumalgoritmen te optimaliseren. Door de poorten te identificeren die het meest vatbaar zijn voor fouten, kunnen natuurkundigen algoritmen ontwerpen die deze poorten vermijden of die ze gebruiken op een manier die hun impact op de algehele prestaties van het algoritme minimaliseert. Ten derde kan GST worden gebruikt om de prestaties van verschillende kwantumcomputers te vergelijken. Deze informatie kan worden gebruikt om de ontwikkeling van nieuwe quantumcomputertechnologieën te begeleiden.

Uitdagingen in GST

GST is een krachtige techniek, maar er zijn een aantal uitdagingen verbonden aan de implementatie ervan. Een uitdaging is dat het aantal metingen dat nodig is voor GST exponentieel groeit met het aantal qubits in het systeem. Dit maakt GST onpraktisch voor grootschalige kwantumcomputers. Een andere uitdaging is dat GST gevoelig kan zijn voor lawaai en andere omgevingsfactoren. Dit kan het moeilijk maken om nauwkeurige metingen van de fouten in de kwantumcomputer te verkrijgen.

Conclusie

GST is een krachtig hulpmiddel voor het karakteriseren van de prestaties van kwantumcomputers. Het stelt natuurkundigen in staat fouten in kwantumcircuits te identificeren en te corrigeren, en de prestaties van kwantumalgoritmen te optimaliseren. Er zijn echter een aantal uitdagingen verbonden aan GST, en het is nog niet praktisch voor grootschalige kwantumcomputers. Naarmate de kwantumcomputertechnologie zich blijft ontwikkelen, zal GST steeds belangrijker worden voor de karakterisering en optimalisatie van kwantumcomputers.