Inom kvantberäkningarna står experiment som involverar komplexa kvantkretsar inför utmaningen att säkerställa deras noggrannhet. Kvantsimulatorer kommer till undsättning genom att tillhandahålla ett sätt att efterlikna dessa kretsar, vilket gör det möjligt för forskare att verifiera riktigheten av sina experiment. Men hur kan man lita på själva kvantsimulatorn? Forskare från Kina och Österrike har utvecklat en teknik för att bedöma tillförlitligheten hos kvantsimuleringar genom att jämföra deras resultat med andra simulatorers resultat. Denna metod spelar en viktig roll för att bygga upp förtroende för noggrannheten i kvantberäkningsexperiment.

Quantum computing har en enorm potential på grund av dess förmåga att lösa vissa problem mycket snabbare än klassiska datorer. Kvantsystem är dock notoriskt ömtåliga, mottagliga för omgivningsbrus och andra faktorer som kan införa fel i beräkningar. Att verifiera riktigheten av kvantexperiment blir avgörande, särskilt när komplexiteten hos kvantkretsar växer.

Kvantsimulatorer, som i huvudsak är kontrollerade kvantsystem, erbjuder ett sätt att simulera beteendet hos kvantkretsar och få resultat som matchar de faktiska kvantexperimenten. Men även dessa simulatorer kan påverkas av brister och fel.

Den nyutvecklade tekniken, kallad "korsvalidering av kvantsimuleringar med flera kvantbitar", tar itu med detta problem. Det innebär att utföra samma kvantexperiment på flera olika kvantsimulatorer och sedan jämföra resultaten. Denna jämförelse gör det möjligt för forskare att identifiera inkonsekvenser och få förtroende för noggrannheten i kvantsimuleringsresultaten.

"Vårt arbete ger ett kraftfullt verktyg för verifiering av kvantexperiment", förklarar Zhi-Cheng Yang, medförfattare till studien. "Genom att använda flera kvantsimulatorer och jämföra deras utdata kan vi uppnå en högre nivå av förtroende för giltigheten av våra resultat, även när vi har att göra med mycket komplexa kvantkretsar."

Forskarna använde supraledande kvantkretsar, en ledande plattform för kvantinformationsbehandling, för att demonstrera sin teknik. De genomförde simuleringar på två olika kvantsimulatorer och fann hög konsistens i resultaten. Detta förstärkte tillförlitligheten av deras experimentella resultat.

Dessutom är tekniken skalbar och kan tillämpas på mer omfattande kvantsimuleringar och olika hårdvaruplattformar, såsom fångade joner och fotoniska system.

"Korsvalidering av kvantsimuleringar är ett viktigt steg mot att avancera området för kvantberäkning", säger Johannes Fink, medförfattare till studien. "När vi fortsätter att utforska och utveckla kvantteknologier, blir det allt viktigare att säkerställa noggrannheten och pålitligheten i våra experiment. Denna teknik bidrar väsentligt till denna strävan."