Os computadores quânticos estão avançando em um ritmo rápido e já estão começando a ultrapassar os limites dos maiores supercomputadores do mundo. Ainda, esses dispositivos são extremamente sensíveis a influências externas e, portanto, sujeitos a erros que podem alterar o resultado do cálculo. Isso é particularmente desafiador para cálculos quânticos que estão além do alcance de nossos computadores clássicos confiáveis, onde não podemos mais verificar de forma independente os resultados por meio de simulação. "Para tirar o máximo proveito dos futuros computadores quânticos para cálculos críticos, precisamos de uma maneira de garantir que a saída seja correta, mesmo que não possamos realizar o cálculo em questão por outros meios, "afirma Chiara Greganti, da Universidade de Viena.

Deixe que os computadores quânticos verifiquem uns aos outros

Para enfrentar este desafio, a equipe desenvolveu e implementou um novo procedimento de verificação cruzada que permite que os resultados de um cálculo executado em um dispositivo sejam verificados por meio de um cálculo relacionado, mas fundamentalmente diferente, em outro dispositivo. "Pedimos a diferentes computadores quânticos para realizar diferentes cálculos de aparência aleatória, "explica Martin Ringbauer, da Universidade de Innsbruck." O que os computadores quânticos não sabem é que há uma conexão oculta entre os cálculos que estão fazendo. "Usando um modelo alternativo de computação quântica que é construído em estruturas de grafos, a equipe é capaz de gerar muitos cálculos diferentes de uma fonte comum. "Embora os resultados possam parecer aleatórios e os cálculos sejam diferentes, existem certas saídas que devem concordar se os dispositivos estiverem funcionando corretamente. "

Uma técnica simples e eficiente

A equipe implementou seu método em 5 computadores quânticos atuais usando 4 tecnologias de hardware distintas:circuitos supercondutores, íons presos, fotônica, e ressonância magnética nuclear. Isso mostra que o método funciona no hardware atual sem quaisquer requisitos especiais. A equipe também demonstrou que a técnica poderia ser usada para verificar um único dispositivo contra si mesmo. Uma vez que os dois cálculos são tão diferentes, os dois resultados só concordarão se também estiverem corretos. Outra vantagem importante da nova abordagem é que os pesquisadores não precisam olhar para o resultado completo do cálculo, o que pode consumir muito tempo. “Basta verificar com que frequência os diferentes dispositivos concordam para os casos em que devem, que pode ser feito até mesmo para computadores quânticos muito grandes ", disse Tommaso Demarie da Entropica Labs em Cingapura. Com cada vez mais computadores quânticos disponíveis, essa técnica pode ser a chave para garantir que eles estejam fazendo o que é anunciado

Academia e indústria unindo forças para tornar os computadores quânticos confiáveis

A pesquisa que visa tornar os computadores quânticos confiáveis ​​é um esforço conjunto de pesquisadores universitários e especialistas da indústria de computação quântica de várias empresas. "Esta estreita colaboração da academia e da indústria é o que torna este artigo único de uma perspectiva sociológica", compartilha Joe Fitzsimons da Horizon Quantum Computing em Cingapura. "Embora haja uma mudança progressiva com alguns pesquisadores mudando para empresas, eles continuam contribuindo para o esforço comum de tornar a computação quântica confiável e útil. "