En computación cuántica, como en el team building, un poco de diversidad puede ayudar a hacer mejor el trabajo, los científicos de la computación han descubierto.

A diferencia de las computadoras convencionales, el procesamiento en máquinas cuánticas es ruidoso, que produce tasas de error dramáticamente más altas que las de las computadoras basadas en silicio. Entonces, las operaciones cuánticas se repiten miles de veces para que la respuesta correcta se destaque estadísticamente de todas las incorrectas.

Pero ejecutar la misma operación una y otra vez en el mismo conjunto de qubit puede generar las mismas respuestas incorrectas que pueden parecer estadísticamente la respuesta correcta. La solución, según investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, es repetir la operación en diferentes conjuntos de qubit que tienen diferentes firmas de error y, por lo tanto, no producirán los mismos errores correlacionados.

"La idea aquí es generar una diversidad de errores para que no vea el mismo error una y otra vez, "dijo Moinuddin Qureshi, profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Georgia Tech, quien elaboró ​​la técnica con su Ph.D. estudiante, Swamit Tannu. "Los diferentes qubits tienden a tener diferentes firmas de error. Cuando se combinan los resultados de diversos conjuntos, la respuesta correcta aparece a pesar de que cada uno de ellos individualmente no obtuvo la respuesta correcta, "dijo Tannu.

Tannu compara la técnica, conocido como Ensemble of Diverse Mappings (EDM), al programa de juegos Quién quiere ser millonario. Los concursantes que no estén seguros de la respuesta a una pregunta de opción múltiple pueden pedir ayuda a la audiencia del estudio.

"No es necesario que la mayoría de las personas de la audiencia conozcan la respuesta correcta, ", Dijo Qureshi." Si incluso el 20% lo sabe, puedes identificarlo. Si las respuestas van por igual en los cuatro cubos de las personas que no saben, la respuesta correcta obtendrá el 40% y puede seleccionarla incluso si solo un número relativamente pequeño de personas lo hace bien ".

Los experimentos con una computadora existente Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) demostraron que la EDM mejora la calidad de la inferencia en 2,3 veces en comparación con los algoritmos de mapeo de última generación. Combinando las distribuciones de probabilidad de salida del conjunto diverso, EDM amplifica la respuesta correcta suprimiendo las incorrectas.

La técnica EDM, Tannu admite, es contradictorio. Los Qubits se pueden clasificar de acuerdo con su tasa de error en tipos específicos de problemas, y el curso de acción más lógico podría ser utilizar el conjunto que sea más preciso. Pero incluso los mejores qubits producen errores, y es probable que esos errores sean los mismos cuando la operación se realiza miles de veces.

La elección de qubits con diferentes tasas de error y, por lo tanto, diferentes tipos de error, protege contra eso al garantizar que la única respuesta correcta supere la diversidad de errores.

"El objetivo de la investigación es crear varias versiones diferentes del programa, cada uno de los cuales puede cometer un error, pero no cometerán errores idénticos, "Tannu explicó." Mientras cometan diversos errores, cuando promedia las cosas, los errores se anulan y surge la respuesta correcta ".

Qureshi compara la técnica EDM con las técnicas de formación de equipos promovidas por consultores de recursos humanos.

"Si forma un equipo de expertos con antecedentes idénticos, todos pueden tener el mismo punto ciego, " él dijo, añadiendo una dimensión humana. "Si quieres que un equipo sea resistente a los puntos ciegos, Reúna un grupo de personas que tienen diferentes puntos ciegos. Como un todo, el equipo estará protegido contra puntos ciegos específicos ".

Las tasas de error en las computadoras convencionales basadas en silicio son prácticamente insignificantes, alrededor de una en mil billones de operaciones, pero las computadoras cuánticas NISQ de hoy producen un error en tan solo 100 operaciones.

"Se trata realmente de máquinas en fase inicial en las que los dispositivos tienen muchos errores, ", Dijo Qureshi." Eso probablemente mejorará con el tiempo, pero debido a que dependemos de la materia que tiene una energía extremadamente baja y carece de estabilidad, nunca obtendremos la confiabilidad que esperamos con el silicio. Los estados cuánticos son inherentemente sobre una sola partícula, pero con el silicio estás empaquetando muchas moléculas juntas y promediando su actividad.

"Si el hardware es intrínsecamente poco fiable, tenemos que escribir software para aprovecharlo al máximo, ", dijo." Tenemos que tener en cuenta las características del hardware para que estas máquinas únicas sean útiles ".

La noción de ejecutar una operación cuántica miles de veces para obtener lo que probablemente sea la respuesta correcta al principio parece contraproducente. Pero la computación cuántica es mucho más rápida que la computación convencional, por lo que nadie se opondría a realizar unos pocos miles de ejecuciones duplicadas.

"El objetivo de las computadoras cuánticas no es tomar un programa actual y ejecutarlo más rápido, "Dijo Qureshi." Usando cuántica, podemos resolver problemas que son virtualmente imposibles de resolver incluso con las supercomputadoras más rápidas. Con varios cientos de qubits, que está más allá del estado actual de la técnica, podríamos resolver problemas que tomarían mil años con la supercomputadora más rápida ".

Qureshi agregó:"No te importa hacer el cálculo unos miles de veces para obtener una respuesta como esa".

El esquema de mitigación de errores cuánticos está programado para ser presentado el 14 de octubre en el 52º Simposio Internacional Anual de Microarquitectura IEEE / ACM. El trabajo fue apoyado por un obsequio de Microsoft.