Квантовые компьютеры могут решить проблемы, слишком сложные для нормальных компьютеров, по крайней мере в теории. Вот почему исследовательские группы во всем мире стремились построить их в течение многих десятилетий. Но эта экстраординарная энергия поднимает беспокоящийся вопрос: Как мы будем знать, ли квант, результаты компьютера верны, если нет никакого способа проверить их? Ответ, ученые теперь показывают, то, что простой квантовый компьютер — чьи люди результатов могут проверить — может в свою очередь проверить результаты других существенно более мощных квантовых машин.
Квантовые компьютеры полагаются на странное поведение квантовой механики, в которой атомы и другие частицы могут по-видимому существовать в двух или больше местах сразу, или становиться «запутанными» с партнерами, означая, что они могут мгновенно влиять друг на друга независимо от расстояния. Принимая во внимание, что классические компьютеры символизируют данные как биты — серия и нолей, которые они выражают, щелкая подобными выключателю транзисторами или на или прочь — квантовые компьютеры используют квантовые биты (кубиты), которые могут по существу идти и прочь одновременно, или в любой комбинации включения – выключения, такой как 32% на и 68% прочь.Поскольку каждый кубит может воплотить столько различных государств, квантовые компьютеры могли вычислить определенные классы проблем существенно быстрее, чем обычные компьютеры путем пробежки каждой комбинации возможностей сразу. Например, квантовый компьютер с 300 кубитами мог выполнить больше вычислений немедленно, чем во вселенной существуют атомы.
В настоящее время все квантовые компьютеры включают только несколько кубитов «и таким образом могут быть легко проверены классическим компьютером, или на листке бумаги”, говорит квантовый физик Филип Вальтер из университета Вены. Но их производительности могли опередить стандартные компьютеры “в не до сих пор будущий”, он предупреждает, который поднимает проблему проверки.
Ученые предложили несколько выходов из этой загадки, которая связала бы компьютеры с большими количествами кубитов или два запутанных квантовых компьютера. Но они все еще лежат вне досягаемости существующей технологии.
Теперь, у квантового физика Стефани Барз в университете Вены, вместе с Вальтером и их коллегами, есть новая стратегия проверки. Это полагается на метод, известный как слепые квантовые вычисления, идея, которую они сначала продемонстрировали в научной работе 2012 года. Квантовый компьютер получает кубиты и выполняет задачу с ними, но это остается слепым к тому, что вход и выход были, и даже какое вычисление это выполнило.
Для испытания точности машины исследователи наперчили вычислительную задачу «западнями» — короткие промежуточные вычисления, к которым пользователь знает результат заранее. «В случае, если квантовый компьютер не делает своей работы должным образом, западня поставляет результат, отличающийся от ожидаемого”, объясняет Вальтер. Эти западни позволяют пользователю признавать, когда квантовый компьютер неточен, исследователи сообщают онлайн сегодня по своей природе о Физике. Результаты показывают экспериментально, что один квантовый компьютер может проверить результаты другого, и что теоретически любой размер квантового компьютера может проверить любого другого, говорит Вальтер.
Существование необнаружимых ошибок будет зависеть от определенного квантового компьютера и вычисления, которое это выполняет. Однако, чем больше пользователей западней встраивает в задачи, тем лучше они могут гарантировать квантовый компьютер, который они проверяют, является вычислительным точно. «Испытание разработано таким способом, которым квантовый компьютер не может отличить западню от своих нормальных задач», говорит Вальтер.
Исследователи использовали квантовый компьютер с 4 кубитами в качестве свидетельства, но любой размер сделает, и больше кубитов лучше, отмечает Вальтер. Метод масштабируем, таким образом, он мог использоваться даже на компьютерах с сотнями кубитов, он говорит, и он может быть применен к любому многому существующему кванту вычислительные платформы.«Как почти все текущие квантовые вычислительные эксперименты, это в настоящее время имеет статус забавного демонстрационного доказательства понятия, а не чего-либо, что это непосредственно полезно все же», говорит теоретический программист Скотт Аэронсон в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.
Но это не умаляет важность этих демонстраций, добавляет он. «Я очень рад, что они сделаны, поскольку они – необходимые первые шаги, если мы когда-либо собираемся иметь полезные квантовые компьютеры».