Kuantum bilgisayarlar, klasik makineler için imkansız olan sorunları çözebilir, ancak bu yetenek bir uyarıyı da beraberinde getiriyor: Eğer bir kuantum bilgisayar size bir cevap verirse, bunun doğru olduğunu nasıl anlarsınız? Kuantum bilgisayara doğrudan erişiminiz yoksa (bulut bilişimde olduğu gibi) veya onu çalıştıran kişiye güvenmiyorsanız, bu özellikle acildir. Elbette çözümü kendi kuantum işlemcinizle doğrulayabilirsiniz, ancak herkesin elinde böyle bir çözüm yoktur.

Peki bunun bir yolu var mı klasik kuantum hesaplamanın sonucunu doğrulamak için bilgisayar? Avusturya'daki araştırmacılar cevabın evet olduğunu söylüyor. Innsbruck Üniversitesi, Avusturya Bilimler Akademisi ve Alpine Quantum Technologies GmbH'de çalışan ekip, kuantum sonrası güvenli işlevlere dayanan, Mahadev protokolü adı verilen bir süreci deneysel olarak yürüttü. Bu işlevler, bir kuantum bilgisayarın bile çözemeyeceği kadar karmaşık hesaplamalar içerir; ancak doğru anahtara sahip klasik bir makinenin bunları kolayca çözmesine olanak tanıyan bir "tuzak kapısı" vardır. Ekip, bu gizli kapı hesaplamalarının yalnızca klasik bir makine kullanılarak kuantum hesaplamanın güvenilirliğini doğrulayabileceğini söylüyor.

Dürüst Bob mu?

Protokolün nasıl çalıştığını anlamak için iki partımızın olduğunu varsayalım. Geleneksel olarak Alice olarak bilinen içlerinden biri, tuzak kapısı bilgisine sahip ve kuantum hesaplamasının doğru olduğunu doğrulamak istiyor. Bob olarak bilinen diğeri ise tuzak kapısı bilgisine sahip değil ve kuantum bilgisayarındaki hesaplamalara güvenilebileceğini kanıtlaması gerekiyor.

Alice, ilk adım olarak Bob'un halletmesi için özel bir görev hazırlar. Bob daha sonra sonucu Alice'e bildirir. Alice bu sonucu bir kuantum bilgisayarla kendisi doğrulayabilir, ancak klasik bir bilgisayar kullanmak istiyorsa Bob'a daha fazla bilgi vermesi gerekir. Bob bu bilgiyi ana kuantum bitlerinden (veya kübitlerinden) birkaçını ek olanlarla dolaştırmak için kullanır. Bob, bazı kübitler üzerinde ölçüm yaparsa, bu, kalan kübitlerin durumunu belirler. Bob, ölçümlerden önce kübitlerin durumunu bilmese de Alice, tuzak kapısı hesaplamaları sayesinde biliyor. Bu, Alice'in Bob'tan kübitlerin durumunu doğrulamasını isteyebileceği ve onun cevabına göre kuantum bilgisayarının güvenilir olup olmadığına karar verebileceği anlamına geliyor.

Alice'i rahatlattım

Ekip bu protokolü sekiz tuzaklı kuantum işlemcisi üzerinde çalıştırdı. ⁴⁰Ca⁺ iyonlar kübitler halinde. Bob'un yaptığı ölçümler kübitlerin kuantum durumlarının enerjisiyle ilgilidir. Arka plan gürültüsünün üzerinde bir sinyal elde etmek için araştırmacılar, protokolü her veri noktası için 2000 kez çalıştırdılar ve sonuçta Bob'un yanıtlarının güvenilir olabileceğini kanıtladılar.

Araştırmacılar, gösterilerini kavramın kanıtı olarak adlandırıyor ve bunu pratik hale getirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu kabul ediyorlar. Ek olarak, tam ve güvenli bir doğrulama 100'den fazla kubit gerektirecektir ki bu da günümüz işlemcilerinin çoğunun kapsamı dışındadır. Buna göre barbara krausEkibin liderlerinden biri ve şu anda Almanya'nın Münih Teknik Üniversitesi'nde kuantum algoritmaları uzmanı olarak çalışan bir kişi, protokolün basitleştirilmiş versiyonunun bile uygulanması zordu. Bunun nedeni, kuantum hesaplamasının çıktısını doğrulamanın deneysel olarak hesaplamayı yapmaktan çok daha zahmetli olmasıdır, çünkü daha fazla kubitin dolaşıklaştırılmasını gerektirir.

Bununla birlikte, gösterilen protokol tam bir doğrulama için gereken tüm adımları içermektedir ve araştırmacılar bunu daha da geliştirmeyi planlamaktadır. Kraus, "Kuantum hesaplamalarının ve simülasyonlarının doğrulanmasıyla ilgili önemli bir görev, yüksek güvenlik seviyesine sahip pratik doğrulama protokolleri geliştirmektir" diyor. Fizik dünyası.

Andru GheorghiuAraştırmada yer almayan İsveç'teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nden kuantum hesaplama uzmanı, bunu genel kuantum hesaplamalarını doğrulayabilme yolunda önemli bir ilk adım olarak nitelendiriyor. Ancak bunun şu anda yalnızca sıradan bir dizüstü bilgisayarla çoğaltılabilecek basit, tek kübitlik bir hesaplamayı doğrulamak için çalıştığını belirtiyor. Yine de, bunun daha büyük hesaplamalara ölçeklendirmeye çalışmanın zorluklarına dair içgörüler sunduğunu söylüyor.

Araştırma görünür Kuantum Bilimi ve Teknolojisi.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/can-a-classical-computer-tell-if-a-quantum-computer-is-telling-the-truth/