Учени разработиха и демонстрираха нов ефективен протокол за проверка на квантово произволно вземане на проби на процесор с уловени йони. Международен екип от изследователи от университета в Инсбрук, Свободния университет в Берлин и други институти представи постижението си в научното издание Nature Communications.
Квантовото превъзходство е една от ключовите цели в квантовите изчисления – точката, в която квантовият компютър превъзхожда класическия при решаването на определени проблеми. Квантовото произволно вземане на проби, което включва генериране на проби от вероятностно разпределение, е един потенциален начин за демонстриране на такова предимство.
Въпреки че предишни проучвания решиха успешно проблеми с произволно вземане на проби на квантови компютри, тестването на ефективността на тези решения остава предизвикателна задача. Съществуващите методи за проверка, базирани на класически данни, са или скъпи като изчисления, или не се мащабират добре за по-големи квантови системи.
Новият протокол, разработен от международен екип, се основава на модела на квантовото изчисление, управлявано от измерване (MBQC). Изследователите успешно демонстрираха работата му върху квантов процесор с уловени йони, състоящ се от 16 кубита, организирани в състояние на клъстер 4×4.
Важна характеристика на експеримента е възможността за повторно използване на някои от кубитите, което представлява значителен технологичен напредък за платформата с уловени йони.
Новият метод позволява ефективно да се провери коректността на квантовата извадка, дори когато класическото моделиране на съответното разпределение е практически невъзможно. По време на експеримента учените са успели надеждно да оценят точността на подготовката на състоянието на клъстера, като получените резултати от измерването са много близки до теоретичните прогнози.
„Концептуалното постижение е разбирането, че е възможно да се тества коректността на експериментите за вземане на проби по ефективен начин, дори ако не е възможно ефективно да се получат класически проби от почти правилно разпределение. Това е интригуващо, защото може да се каже, че експериментът е направен правилно, дори ако не може да се направят прогнози за неговите резултати”, казва проф. Йенс Айзерт, един от съавторите на изследването.
Разработената схема може да се използва от други изследователски групи за тестване на ефективността на техните квантови изчислителни системи. Това е важна стъпка към създаване на по-модерни платформи за квантови изчисления и разработване на методи за защита срещу грешки в квантовите вериги.
