Исследователи в области квантовых технологий успешно разработали и продемонстрировали новый протокол для проверки квантового случайного сэмплирования, используя процессор с захваченными ионами. Группа учёных из Инсбрукского университета, Свободного университета Берлина и других научных центров озвучила свои достижения в издании Nature Communications.
Достижение квантового превосходства является одной из главных целей квантовой вычислительной науки — это момент, когда квантовые компьютеры начинают решать задачи быстрее, чем их классические аналоги. Одной из вероятных методик демонстрации такого превосходства считается квантовое случайное сэмплирование, которое заключается в создании выборок на основе вероятностных распределений.
Несмотря на то, что ранее удавалось решать задачи квантового сэмплирования, доказать эффективность таких решений было непросто. Существовавшие методы проверки, которые основаны на классических данных, либо превосходили ресурсы, либо были плохо адаптированы для масштабирования на более крупных квантовых системах.
Их новое решение использует модель квантовых вычислений, управляемых измерениями (MBQC). Авторы смогли продемонстрировать его эффективность на квантовом процессоре с 16 кубитами, сгруппированными в кластер 4×4. Важной инновацией стало повторное использование некоторых кубитов, что существенно увеличивает технологическую эффективность платформы с захваченными ионами.
Новая методика позволяет с высокой точностью проверять квантовое сэмплирование там, где классическая модель практически неприменима. В эксперименте ученые смогли надёжно определить точность подготовки кластерного состояния, их результаты соответствовали теоретическим моделям.
Профессор Йенс Айзерт, один из ведущих исследователей, отметил: «Наше концептуальное достижение состоит в том, что мы можем эффективно проверить правильность эксперимента по сэмплированию, даже если невозможно провести классическое моделирование. Это важно, так как позволяет утверждать о правильности эксперимента без необходимости анализа его результатов».
Этот подход может быть полезным для других научных групп при оценке производительности квантовых вычислительных систем. Это значимый шаг на пути к созданию более продвинутых квантовых вычислительных платформ и развитию технологий защиты от ошибок в квантовых схемах.
Источник: iXBT
