IBM представила три новых подхода к проверке результатов квантовых вычислений

IBM объявила о трех новых результатах, которые, по словам компании, демонстрируют квантовое преимущество. Каждый из них использует разные подходы к преодолению ошибок и проверке достоверности результатов, которые невозможно проверить классическими вычислениями. Об этом сообщает Ars Technica.

Проблема проверки результатов квантовых вычислений возникает из-за того, что современные квантовые компьютеры не могут выполнять алгоритмы, для которых доказано превосходство над классическими, или выполняют их в упрощенном виде. Если результат невозможно проверить классическим компьютером, возникает вопрос: как убедиться, что он правильный? Кроме того, квантовые компьютеры подвержены ошибкам, что увеличивает вероятность неверного результата.

Три подхода к проверке

Первый подход — совместная работа IBM, RIKEN и компании Qedma. Они смоделировали процесс Флоке, в котором система колеблется под воздействием внешней силы. Для этого использовалась модель Изинга — гипотетическая двумерная решетка магнитов, где ориентация каждого влияет на соседей. Моделирование выполнялось на квантовом процессоре IBM с программным обеспечением Qedma для подавления ошибок. Результаты сравнивались с двумя классическими алгоритмами, запущенными на суперкомпьютере Fugaku. Классические алгоритмы дали расходящиеся результаты, в то время как квантовый показал постепенное уменьшение намагниченности с периодическими колебаниями. Для проверки результат был воспроизведен на процессоре Quantinuum.

Второй подход — совместная работа IBM и Университета Чикаго. Алгоритм повторяет вариации операций, чтобы получить статистику выходных данных. Используются в основном Clifford-гейты, которые легко симулировать классически, но добавляются несколько не-Clifford-гейтов (T-гейтов), которые делают задачу экспоненциально сложной для классического моделирования. Дополнительные кубиты на периферии позволяют обнаруживать ошибки и отбрасывать неверные результаты.

Третий подход — от компании Algorithmiq. Он основан на алгоритме, похожем на «квантовое эхо» Google. Система изменяется набором гейтов, затем процесс обращается. Шум создает несовершенное «эхо». Авторы минимизировали шум, выбирая область с наименьшим шумом, оптимизируя управляющие сигналы и используя соседние кубиты для обнаружения ошибок. Они также намеренно вводили шум, чтобы оценить его уровень, и повторили процесс на другом процессоре IBM.

Что это значит

Эти результаты не имеют непосредственного практического применения, но они демонстрируют, что можно получать достоверные результаты на современных шумных квантовых компьютерах. Разработанные методы минимизации шума и проверки могут быть полезны для будущих систем с коррекцией ошибок. Это шаг к поиску алгоритмов с реальным применением.