Las compañías tecnológicas están compitiendo para hacer que las computadoras cuánticas estén disponibles para los clientes. Un nuevo esquema de investigadores en Singapur y Japón podría ayudar a los clientes a establecer la confianza en lo que obtienen si compran tiempo en esas máquinas, y proteger a las compañías de los clientes deshonestos.
Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver problemas que están más allá del alcance de las supercomputadoras más grandes de la actualidad, en áreas como el modelado y la optimización de medicamentos.
"Nuestro enfoque brinda una manera de generar una prueba de que un cálculo fue correcto, después de que se haya completado", explica Joseph Fitzsimons, investigador principal en el Centro de Tecnologías Cuánticas de Singapur y profesor asistente en la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur.
Fitzsimons llevó a cabo el trabajo con su colega Michal Hajdusek y su colaborador Tomoyuki Morimae, que está en la Universidad de Kyoto en Japón. Sus propuestas se publican el 22 de enero Cartas de revisión física .
Las computadoras Quantum de hoy en día son máquinas voluminosas y especializadas que requieren un mantenimiento cuidadoso, lo que significa que las personas tienen más probabilidades de acceder a las máquinas que son propiedad de un tercero y que son operadas por ellas, como una versión cuántica de un servicio en la nube.
Los clientes que envían datos y programas a una computadora cuántica querrán verificar que sus instrucciones se hayan llevado a cabo según lo previsto. Este problema de verificación se ha abordado anteriormente, pero las soluciones anteriores requerían que el cliente interactuara con la computadora cuántica mientras funcionaba.estaba ejecutando el cálculo.
Ese tipo de comunicación de ida y vuelta no es necesaria en el nuevo esquema. "Si recibe un resultado que parece sospechoso, puede optar por verificar el resultado, esencialmente retrospectivamente", dice Fitzsimons. La verificación protege contra un cuantocomputadora que no funciona correctamente debido a una falla accidental o incluso una manipulación maliciosa.
La mejora proviene de cómo se verifica el cálculo. "El enfoque es completamente diferente. Tratamos de producir un estado que pueda usarse como testigo de la corrección del cálculo. Los enfoques anteriores tenían algún tipo de trampa incorporada en elcálculo que se verifica a medida que avanza ", explica Fitzsimons.
El estado del testigo registra cada paso del cálculo. Esto significa que debe tener tantos bits como el cálculo tiene pasos. Por ejemplo, si un cálculo tiene 1000 pasos, en 100 qubits, el testigo necesitaría 1100 qubits de largo.
El equipo de investigación presenta dos esquemas de verificación post-hoc, basados en diferentes formas de probar el estado testigo. El primero requiere que el cliente pueda enviar y medir bits cuánticos. En la práctica, esto significa que necesitarían algún hardware especializado yuna línea para enviar estos qubits al propietario de la computadora cuántica. El cliente luego mide al testigo directamente.
En el segundo esquema, el cliente puede estar sin herramientas cuánticas; la comunicación a través de Internet normal sería suficiente, pero la computadora cuántica que realiza el cálculo debe estar conectada en red con otras cinco computadoras cuánticas que ayudan a verificar el estado del testigo, jugandoun papel como probadores
"Será difícil hacer un experimento para demostrar la verificación post-hoc, pero tal vez no sea imposible", dice Fitzsimons. Un desafío es el tamaño de las computadoras cuánticas disponibles en la actualidad; las más grandes son alrededor de 50 qubits. Otra es quelas configuraciones de red requeridas para los esquemas de prueba no existen, al menos todavía no
Los investigadores concluyen su trabajo señalando una ventaja interesante del esquema de verificación post-hoc: no es solo el cliente quien puede verificar que un cómputo se realizó correctamente. El esquema permite la "verificabilidad pública". El testigo podría serverificado por un tercero de confianza, como un tribunal. Esto podría proteger a la empresa si, por ejemplo, un cliente afirma que el cálculo no se realizó correctamente para evitar pagar el servicio.
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Materiales proporcionado por Centro de Tecnologías Cuánticas en la Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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