I computer quantistici stanno avanzando a un ritmo rapido e stanno già iniziando a spingere i limiti dei più grandi supercomputer del mondo. Ancora, questi dispositivi sono estremamente sensibili alle influenze esterne e quindi soggetti a errori che possono modificare il risultato del calcolo. Ciò è particolarmente impegnativo per i calcoli quantistici che sono oltre la portata dei nostri fidati computer classici, dove non possiamo più verificare autonomamente i risultati attraverso la simulazione. "Per sfruttare appieno i futuri computer quantistici per calcoli critici, abbiamo bisogno di un modo per garantire che l'output sia corretto, anche se non possiamo eseguire il calcolo in questione con altri mezzi, "dice Chiara Greganti dell'Università di Vienna.

Lascia che i computer quantistici si controllino a vicenda

Per affrontare questa sfida, il team ha sviluppato e implementato una nuova procedura di controllo incrociato che consente di verificare i risultati di un calcolo eseguito su un dispositivo attraverso un calcolo correlato ma fondamentalmente diverso su un altro dispositivo. "Chiediamo a diversi computer quantistici di eseguire diversi calcoli dall'aspetto casuale, " spiega Martin Ringbauer dell'Università di Innsbruck. "Quello che i computer quantistici non sanno è che esiste una connessione nascosta tra i calcoli che stanno facendo". Utilizzando un modello alternativo di calcolo quantistico costruito su strutture grafiche, il team è in grado di generare molti calcoli diversi da una fonte comune. "Anche se i risultati possono apparire casuali e i calcoli sono diversi, ci sono alcune uscite che devono concordare se i dispositivi funzionano correttamente."

Una tecnica semplice ed efficace

Il team ha implementato il proprio metodo su 5 computer quantistici attuali utilizzando 4 tecnologie hardware distinte:circuiti superconduttori, ioni intrappolati, fotonica, e risonanza magnetica nucleare. Questo dimostra che il metodo funziona sull'hardware corrente senza requisiti speciali. Il team ha anche dimostrato che la tecnica potrebbe essere utilizzata per confrontare un singolo dispositivo con se stesso. Poiché i due calcoli sono così diversi, i due risultati saranno d'accordo solo se sono anche corretti. Un altro vantaggio chiave del nuovo approccio è che i ricercatori non devono guardare il risultato completo del calcolo, che può richiedere molto tempo. "Basta verificare con quale frequenza i diversi dispositivi si accordano per i casi in cui dovrebbero, che può essere fatto anche per computer quantistici molto grandi", dice Tommaso Demarie di Entropica Labs a Singapore. Con sempre più computer quantistici disponibili, questa tecnica può essere la chiave per assicurarsi che stiano facendo ciò che viene pubblicizzato

Il mondo accademico e l'industria uniscono le forze per rendere affidabili i computer quantistici

La ricerca che mira a rendere affidabili i computer quantistici è uno sforzo congiunto di ricercatori universitari ed esperti del settore dell'informatica quantistica di più aziende. "Questa stretta collaborazione tra mondo accademico e industria è ciò che rende questo documento unico da una prospettiva sociologica", condivide Joe Fitzsimons di Horizon Quantum Computing a Singapore. "Mentre c'è un progressivo spostamento con alcuni ricercatori che si trasferiscono in aziende, continuano a contribuire allo sforzo comune per rendere il calcolo quantistico affidabile e utile."