يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية حل المشكلات التي قد تكون مستحيلة بالنسبة للأجهزة الكلاسيكية، ولكن هذه القدرة تأتي مع تحذير: إذا أعطاك الكمبيوتر الكمي إجابة، فكيف تعرف أنها صحيحة؟ وهذا أمر ملح بشكل خاص إذا لم يكن لديك وصول مباشر إلى الكمبيوتر الكمي (كما هو الحال في الحوسبة السحابية)، أو إذا كنت لا تثق في الشخص الذي يديره. يمكنك بالطبع التحقق من الحل باستخدام المعالج الكمي الخاص بك، ولكن ليس لدى الجميع معالج كمي في متناول اليد.

إذن، هل هناك طريقة ل كلاسيكي الكمبيوتر للتحقق من نتائج الحساب الكمي؟ يقول الباحثون في النمسا أن الإجابة هي نعم. من خلال العمل في جامعة إنسبروك والأكاديمية النمساوية للعلوم وشركة Alpine Quantum Technologies GmbH، نفذ الفريق بشكل تجريبي عملية تسمى بروتوكول ماهاديف، والتي تعتمد على ما يسمى بالوظائف الآمنة بعد الكم. تتضمن هذه الوظائف حسابات معقدة للغاية بحيث لا يستطيع حتى الكمبيوتر الكمي حلها، ولكن مع "الباب المسحور" الذي يسمح للآلة الكلاسيكية التي لديها المفتاح الصحيح بحلها بسهولة. يقول الفريق إن حسابات الباب المسحور هذه يمكن أن تتحقق من مصداقية الحسابات الكمومية باستخدام آلة كلاسيكية فقط.

صادق بوب؟

لفهم كيفية عمل البروتوكول، افترض أن لدينا طرفين. إحداهما، والمعروفة تقليديًا باسم أليس، لديها معلومات الباب المسحور وتريد التحقق من صحة الحساب الكمي. والآخر، المعروف باسم بوب، لا يملك معلومات الباب المسحور، ويحتاج إلى إثبات أن الحسابات الموجودة على جهاز الكمبيوتر الكمي الخاص به يمكن الوثوق بها.

كخطوة أولى، تقوم أليس بإعداد مهمة محددة ليقوم بها بوب. ثم يقوم بوب بإبلاغ أليس بالنتيجة. يمكن لأليس التحقق من هذه النتيجة بنفسها باستخدام جهاز كمبيوتر كمي، ولكن إذا أرادت استخدام جهاز كمبيوتر كلاسيكي، فيجب عليها إعطاء بوب مزيدًا من المعلومات. يستخدم بوب هذه المعلومات لربط العديد من البتات الكمومية الرئيسية (أو الكيوبتات) مع وحدات إضافية. إذا أجرى بوب قياسًا على بعض البتات الكمومية، فإن هذا يحدد حالة البتات الكمومية المتبقية. في حين أن بوب لا يعرف حالة الكيوبتات قبل إجراء القياسات، فإن أليس تعرف ذلك بفضل حساباتها في الباب المسحور. وهذا يعني أن أليس يمكنها أن تطلب من بوب التحقق من حالة الكيوبتات ويقرر، بناءً على إجابته، ما إذا كان حاسوبه الكمي جديرًا بالثقة.

ارتاحت أليس

قام الفريق بتشغيل هذا البروتوكول على معالج كمي يستخدم ثمانية محاصرين ⁴⁰Ca⁺ الأيونات على شكل كيوبتات. تتعلق القياسات التي أجراها بوب بطاقة الحالات الكمومية للبتات الكمومية. للحصول على إشارة أعلى من الضوضاء الخلفية، قام الباحثون بتشغيل البروتوكول 2000 مرة لكل نقطة بيانات، مما أثبت في النهاية أنه يمكن الوثوق بإجابات بوب.

يصف الباحثون عرضهم بأنه دليل على المفهوم ويقرون بأن هناك حاجة إلى المزيد من العمل لجعله عمليًا. بالإضافة إلى ذلك، سيتطلب التحقق الكامل والآمن أكثر من 100 كيوبت، وهو أمر خارج نطاق معظم المعالجات الحالية. وفق باربرا كراوس، أحد قادة الفريق وهو الآن خبير في خوارزميات الكم في جامعة ميونيخ التقنية بألمانيا، حتى النسخة المبسطة من البروتوكول كانت صعبة التنفيذ. وذلك لأن التحقق من مخرجات الحساب الكمي يعد أكثر صعوبة من الناحية التجريبية من إجراء الحساب، لأنه يتطلب تشابك المزيد من الكيوبتات.

ومع ذلك، يحتوي البروتوكول الموضح على جميع الخطوات المطلوبة للتحقق الكامل، ويخطط الباحثون لتطويره بشكل أكبر. يقول كراوس: "إن إحدى المهام المهمة المتعلقة بالتحقق من الحسابات والمحاكاة الكمومية هي تطوير بروتوكولات تحقق عملية ذات مستوى أمان عالٍ". عالم الفيزياء.

أندرو جورجيو، خبير الحوسبة الكمومية من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد والذي لم يشارك في البحث، يصفها بأنها خطوة أولى مهمة نحو القدرة على التحقق من الحسابات الكمومية العامة. ومع ذلك، فقد أشار إلى أن هذه الطريقة لا تعمل حاليًا إلا للتحقق من عملية حسابية بسيطة ذات وحدة كيوبت واحدة يمكن إعادة إنتاجها باستخدام كمبيوتر محمول عادي. ومع ذلك، فهو يقول إنها تقدم نظرة ثاقبة للتحديات التي تواجه محاولة التوسع في الحسابات الأكبر.

يظهر البحث في علوم وتكنولوجيا الكم.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/can-a-classical-computer-tell-if-a-quantum-computer-is-telling-the-truth/