Las computadoras cuánticas están avanzando a un ritmo rápido y ya están comenzando a empujar los límites de las supercomputadoras más grandes del mundo. Todavía, estos dispositivos son extremadamente sensibles a las influencias externas y, por lo tanto, propensos a errores que pueden cambiar el resultado del cálculo. Esto es particularmente desafiante para los cálculos cuánticos que están más allá del alcance de nuestras computadoras clásicas confiables. donde ya no podemos verificar de forma independiente los resultados a través de la simulación. "Con el fin de aprovechar al máximo las futuras computadoras cuánticas para cálculos críticos, necesitamos una forma de garantizar que la salida sea correcta, incluso si no podemos realizar el cálculo en cuestión por otros medios, "dice Chiara Greganti de la Universidad de Viena.

Deje que las computadoras cuánticas se comprueben entre sí

Para abordar este desafío, el equipo desarrolló e implementó un nuevo procedimiento de verificación cruzada que permite verificar los resultados de un cálculo realizado en un dispositivo a través de un cálculo relacionado pero fundamentalmente diferente en otro dispositivo. "Pedimos a diferentes computadoras cuánticas que realicen diferentes cálculos de apariencia aleatoria, ", explica Martin Ringbauer de la Universidad de Innsbruck." Lo que las computadoras cuánticas no saben es que existe una conexión oculta entre los cálculos que están haciendo ". Usando un modelo alternativo de computación cuántica que se basa en estructuras gráficas, el equipo puede generar muchos cálculos diferentes a partir de una fuente común. "Si bien los resultados pueden parecer aleatorios y los cálculos son diferentes, hay ciertas salidas que deben coincidir si los dispositivos funcionan correctamente ".

Una técnica sencilla y eficaz

El equipo implementó su método en 5 computadoras cuánticas actuales utilizando 4 tecnologías de hardware distintas:circuitos superconductores, iones atrapados, fotónica, y resonancia magnética nuclear. Esto demuestra que el método funciona en hardware actual sin requisitos especiales. El equipo también demostró que la técnica podría usarse para verificar un solo dispositivo contra sí mismo. Dado que los dos cálculos son tan diferentes, los dos resultados solo coincidirán si también son correctos. Otra ventaja clave del nuevo enfoque es que los investigadores no tienen que mirar el resultado completo del cálculo, lo que puede llevar mucho tiempo. "Basta con comprobar la frecuencia con la que los distintos dispositivos coinciden en los casos en los que deberían, que se puede hacer incluso para computadoras cuánticas muy grandes ", dice Tommaso Demarie de Entropica Labs en Singapur. Con más y más computadoras cuánticas disponibles, Esta técnica puede ser clave para asegurarse de que estén haciendo lo que se anuncia.

La academia y la industria unen fuerzas para hacer que las computadoras cuánticas sean confiables

La investigación que tiene como objetivo hacer que las computadoras cuánticas sean confiables es un esfuerzo conjunto de investigadores universitarios y expertos de la industria de la computación cuántica de múltiples compañías. "Esta estrecha colaboración de la academia y la industria es lo que hace que este artículo sea único desde una perspectiva sociológica", comparte Joe Fitzsimons de Horizon Quantum Computing en Singapur. "Si bien hay un cambio progresivo con algunos investigadores que se trasladan a las empresas, siguen contribuyendo al esfuerzo común de hacer que la computación cuántica sea confiable y útil ".