Kvantdatorer går framåt i snabb takt och börjar redan pressa gränserna för världens största superdatorer. Än, dessa enheter är extremt känsliga för yttre påverkan och därmed benägna att ta fel som kan förändra resultatet av beräkningen. Detta är särskilt utmanande för kvantberäkningar som ligger utanför räckhåll för våra betrodda klassiska datorer, där vi inte längre oberoende kan verifiera resultaten genom simulering. "För att dra full nytta av framtida kvantdatorer för kritiska beräkningar behöver vi ett sätt att säkerställa att utmatningen är korrekt, även om vi inte kan utföra beräkningen i fråga på annat sätt, "säger Chiara Greganti från universitetet i Wien.

Låt kvantdatorerna kontrollera varandra

För att hantera denna utmaning, teamet utvecklade och implementerade ett nytt krysskontrollförfarande som gör att resultaten av en beräkning som utförts på en enhet kan verifieras genom en relaterad men i grunden annorlunda beräkning på en annan enhet. "Vi ber olika kvantdatorer att utföra olika slumpmässiga beräkningar, "förklarar Martin Ringbauer från universitetet i Innsbruck." Vad kvantdatorer inte vet är att det finns en dold koppling mellan beräkningarna de gör. "Med hjälp av en alternativ modell för kvantberäkning som är byggd på grafstrukturer, teamet kan generera många olika beräkningar från en gemensam källa. "Även om resultaten kan se slumpmässiga ut och beräkningarna är olika, det finns vissa utgångar som måste överensstämma om enheterna fungerar korrekt. "

En enkel och effektiv teknik

Teamet implementerade sin metod på 5 nuvarande kvantdatorer med 4 olika hårdvarutekniker:supraledande kretsar, instängda joner, fotonik, och kärnmagnetisk resonans. Detta visar att metoden fungerar på aktuell hårdvara utan några speciella krav. Teamet visade också att tekniken kan användas för att kontrollera en enda enhet mot sig själv. Eftersom de två beräkningarna är så olika de två resultaten stämmer bara om de också är korrekta. En annan viktig fördel med det nya tillvägagångssättet är att forskarna inte behöver titta på hela resultatet av beräkningen, vilket kan vara mycket tidskrävande. "Det räcker med att kontrollera hur ofta de olika enheterna är överens om de fall där de borde, vilket kan göras även för mycket stora kvantdatorer ", säger Tommaso Demarie från Entropica Labs i Singapore. Med fler och fler kvantdatorer blir tillgängliga, denna teknik kan vara nyckeln till att se till att de gör det som annonseras

Akademin och industrin går samman för att göra kvantdatorer pålitliga

Forskningen som syftar till att göra kvantdatorer tillförlitliga är ett gemensamt arbete mellan universitetsforskare och experter från kvantdatorindustrin från flera företag. "Detta nära samarbete mellan akademin och industrin är det som gör detta dokument unikt ur ett sociologiskt perspektiv", delar Joe Fitzsimons från Horizon Quantum Computing i Singapore. "Även om det sker ett progressivt skift med några forskare som flyttar till företag, de fortsätter att bidra till den gemensamma ansträngningen att göra kvantdatorer tillförlitliga och användbara. "