Квантовые компьютеры: Доверяй, но проверяй

Освоения квантовых явлений, таких, как суперпозиции и запутанности, открывает большие перспективы для построения суперкомпьютеров будущего с помощью квантовых технологий. Огромным преимуществом таких квантовых компьютеров является то, что они способны выполнять различные задачи намного быстрее, чем их традиционные аналоги. Использование квантового компьютера для этих целей провоцирует возникновение резонного вопроса: Как можно проверить достоверность результатов его вычислений?

Не так давно, новые теоретические наработки предоставили ряд методов для проверки корректности вычислений квантового компьютера, без необходимости участия в этом других вычислительных машин. Международная исследовательская группа под руководством Филиппа Вальтера в Венском университете в настоящее время продемонстрировала новый протокол, с применением которого, результаты вычисления квантового компьютера, могут быть проверены без использования дополнительных вычислительных ресурсов.

Для проверки квантового компьютера учеными вставляются «ловушки» в задачи. Ловушки — это короткие промежутки вычислений, результат которых, известен заранее. В случае если квантовый компьютер не выполняет свою работу должным образом, ловушка обеспечивает результат, который отличается от ожидаемого. Таким образом, пользователь может проверить надежность вычислений квантового компьютера. Чем больше ловушек будет встроено в задачу, тем больше пользователь может быть уверен в том, что квантовый компьютер действительно вычисляет точно. Тест разработан таким образом, что квантовый компьютер не может отличить ловушку от своих обычных задач. Это важное требование, гарантирующее, что компьютер не в состоянии корректировать результат теста.

Для этой демонстрации исследователи использовали оптический квантовый компьютер, где отдельные частицы света, так называемые фотоны, исполняли роль носителей информации. Описанный выше протокол - ловушка универсален, но наиболее целесообразен для оптических квантовых компьютеров, так как изменчивость фотонов позволяет легко взаимодействовать с ними. Перспективы, которые открывает этот эксперимент, огромны, и кроме того, это может привести к изобретению новых инструментов исследования сложных квантовых систем.