Квантовият компютър трябва да решава задачи, недостъпни за класическите машини — това е основното му предназначение. Но как да се провери дали е дал правилен отговор, ако резултатът не може да се преизчисли на обикновен суперкомпютър? Изследователи от САЩ за първи път демонстрираха система, която не само изпълнява изключително сложно изчисление за 15 минути, но и доказва, че резултатът е верен. Това стана възможно благодарение на квантовата корекция на грешките, която намали честотата им цели 10 пъти.

Един от основните препъникамъни в квантовите изчисления е верификацията. Традиционният метод за проверка е сравняването на резултата от квантовото изчисление със симулация върху класическа машина. Но ако задачата е твърде сложна за класическо моделиране, е невъзможно да се разбере дали квантовото устройство не е допуснало грешка.

Преди за тестове се използваше сложният метод за „извадка от случайни вериги“ (random circuit sampling), но проверката на резултатите от него сама по себе си е трудоемка задача. Екипът на IBM и Чикагския университет приложи друга архитектура на веригите, която запазва изчислителната сложност, но същевременно позволява откриване на грешките директно в процеса на изчисление. Това направи възможно не само изпълнението на задачата, но и статистическото оценяване на достоверността на резултата, пише IE.

Подробности за експеримента

В експеримента са използвани 70 логически кубита (т.е. квантови битове, защитени с корекция на грешките на хардуерно ниво). Системата е изпълнила 2415 двукубитови операции и 468 логически T-гейта — обем, който прави класическото моделиране практически невъзможно. При това ефективното ниво на логическите грешки се е оказало 10 пъти по-ниско от физическите грешки на отделните кубити. Това означава, че корекцията на грешките работи точно така, както е замислена: тя позволява провеждането на дълги изчисления без катастрофално натрупване на сривове.

Доказателството, че квантовото устройство е способно да превъзхожда класическите машини, е значимо, но не е най-важното постижение на учените. Сега изследователите разполагат с метод за проверка достоверността на резултатите от работата на квантовия компютър.

„Освен разширяването на възможностите за експериментална проверка, постиженията в областта на верификацията могат да отворят пътя към практическото приложение на квантовите компютри от следващо поколение“,

заяви Сумик Гош от Чикагския университет, един от изследователите.

Авторите са публикували схемите и резултатите чрез IBM Quantum Advantage Tracker, което позволява на други изследователи да проучват и възпроизвеждат тяхната работата.