Η αξιοπιστία των κβαντικών υπολογιστών αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της σύγχρονης τεχνολογίας, καθώς οι υπολογισμοί τους είναι τόσο πολύπλοκοι που συχνά δεν μπορούν να επαληθευτούν από συμβατικούς υπολογιστές.
Ερευνητής του Πανεπιστημίου του Γκντανσκ ανέπτυξε τώρα μια νέα μέθοδο που επιτρέπει την πιστοποίηση της σωστής λειτουργίας των κβαντικών πυλών, χωρίς να απαιτείται γνώση της εσωτερικής αρχιτεκτονικής των συσκευών.
Κβαντικοί υπολογιστές: Πιστοποίηση χωρίς εμπιστοσύνη στον κατασκευαστή
Ο Shubhayan Sarkar παρουσίασε στο περιοδικό Physical Review Letters ένα νέο σχήμα «σχεδόν ανεξάρτητης από τη συσκευή πιστοποίησης» (Almost Device-Independent). Η προσέγγιση βασίζεται σε ελάχιστες φυσικές παραδοχές και επιτρέπει τον έλεγχο της λειτουργίας ενός κβαντικού επεξεργαστή χωρίς να χρειάζεται να εξεταστούν τα επιμέρους εξαρτήματά του.
Όπως εξηγεί ο ερευνητής, στους κλασικούς υπολογιστές η αξιοπιστία βασίζεται στην εμπιστοσύνη προς τον κατασκευαστή και στις δοκιμές που προηγούνται της κυκλοφορίας των επεξεργαστών. Στην περίπτωση των κβαντικών υπολογιστών, όμως, οι υπολογισμοί ενδέχεται να μην μπορούν να επαληθευτούν με συμβατικές μεθόδους, γεγονός που καθιστά απαραίτητες νέες τεχνικές πιστοποίησης.
Η δύναμη της κβαντικής μη τοπικότητας
Η μέθοδος αξιοποιεί το φαινόμενο της κβαντικής μη τοπικότητας, το οποίο τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2022. Μέσω ειδικά σχεδιασμένων δοκιμών Bell, οι ερευνητές μπορούν να διαπιστώσουν αν οι κβαντικές πύλες λειτουργούν όπως προβλέπει η κβαντική μηχανική.
Το σύστημα βασίζεται σε ένα δίκτυο με δομή αστέρα, όπου ένας κεντρικός κόμβος συνδέεται με πολλούς εξωτερικούς κόμβους. Αρχικά πιστοποιούνται οι συνδέσεις και οι επιμέρους λειτουργίες του δικτύου και στη συνέχεια επαληθεύεται η ορθή λειτουργία της κβαντικής πύλης.
Σημαντικό βήμα για το μέλλον της κβαντικής πληροφορικής
Η νέα προσέγγιση μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη για χώρες που δεν διαθέτουν δυνατότητα κατασκευής κβαντικών επεξεργαστών και θα βασιστούν σε εισαγόμενα κβαντικά τσιπ. Με τη νέα μέθοδο θα μπορούν να ελέγχουν την αξιοπιστία του εξοπλισμού ανεξάρτητα από τον προμηθευτή.
Παρότι η τεχνική βρίσκεται ακόμη σε επίπεδο απόδειξης της αρχής λειτουργίας, ο Sarkar σχεδιάζει να τη βελτιώσει ώστε να απαιτεί λιγότερες δοκιμές και να είναι πιο ανθεκτική σε σφάλματα. Στόχος είναι να εφαρμοστεί μελλοντικά σε δημόσιες πλατφόρμες κβαντικών υπολογιστών, όπως αυτές της IBM, επιτρέποντας την ανεξάρτητη πιστοποίηση των κβαντικών λειτουργιών χωρίς να απαιτείται εμπιστοσύνη στον πάροχο, ενισχύοντας έτσι τη διαφάνεια και την αξιοπιστία της κβαντικής τεχνολογίας.
