Учёные нашли способ проверять правильность работы квантовых компьютеров

Квантовые компьютеры обещают решать задачи, недоступные классическим машинам, но возникает ключевой вопрос: как проверить ответ, если его невозможно вычислить традиционным способом? Исследователи из Технологического университета Суинберна представили новый метод валидации, который выявляет скрытые ошибки в квантовых устройствах.

Новый метод валидации выявляет скрытые недостатки в квантовых компьютерах и приближает создание безошибочных квантовых технологий. Источник: Shutterstock

Ведущий автор исследования, постдокторант Центра квантовой науки и технологий Суинберна Александр Деллос, объясняет проблему: «Существует целый ряд проблем, которые не может решить даже самый быстрый в мире суперкомпьютер, если только вы не готовы ждать миллионы или даже миллиарды лет ответа. Поэтому для проверки квантовых компьютеров нужны методы сравнения теории и результата без ожидания в течение многих лет, пока суперкомпьютер выполнит ту же задачу».

Команда разработала методики для проверки точности работы конкретного типа квантового устройства — гауссовского бозонного сэмплера (GBS). Эти машины используют фотоны для генерации вероятностных расчётов, на выполнение которых у самого быстрого классического суперкомпьютера ушли бы тысячи лет.

«Всего за несколько минут на ноутбуке разработанные нами методы позволяют определить, выдаёт ли эксперимент GBS правильный ответ и какие ошибки, если они есть, присутствуют», — отмечают учёные.

Чтобы продемонстрировать свой подход, исследователи применили его к недавно опубликованному эксперименту GBS, воспроизведение которого на современных суперкомпьютерах заняло бы не менее 9000 лет. Их анализ показал, что полученное распределение вероятностей не соответствовало целевой модели и выявил дополнительный шум в эксперименте, который ранее не оценивался.

Следующим шагом станет определение, является ли воспроизведение этого неожиданного распределения само по себе вычислительно сложной задачей, или же наблюдаемые ошибки привели к потере устройством своей «квантовости».

Итоги этой работы могут повлиять на создание крупномасштабных, безошибочных квантовых компьютеров, пригодных для коммерческого использования. «Разработка крупномасштабных, безошибочных квантовых компьютеров — это титаническая задача, решение которой революционизирует такие области, как разработка лекарств, ИИ, кибербезопасность, и позволит нам углубить понимание физической вселенной, — говорит Александр Деллос. — Важнейшим компонентом этой задачи являются масштабируемые методы проверки квантовых компьютеров, которые увеличивают наше понимание того, какие ошибки влияют на эти системы и как их исправить, гарантируя сохранение их "квантовости"».

Источники: sciencedaily.com, материалы предоставлены Технологическим университетом Суинберна.