رایانه‌های کوانتومی می‌توانند مشکلاتی را حل کنند که برای ماشین‌های کلاسیک غیرممکن است، اما این توانایی با یک هشدار همراه است: اگر یک رایانه کوانتومی به شما پاسخی بدهد، چگونه می‌دانید درست است؟ اگر به رایانه کوانتومی دسترسی مستقیم ندارید (مانند رایانش ابری)، یا به شخصی که آن را اجرا می کند اعتماد ندارید، این امر بسیار مهم است. مطمئناً می توانید راه حل را با پردازنده کوانتومی خود تأیید کنید، اما هر کسی یکی را در اختیار ندارد.

بنابراین، آیا راهی برای a وجود دارد کلاسیک کامپیوتر برای تایید نتیجه یک محاسبات کوانتومی؟ محققان در اتریش می گویند که پاسخ مثبت است. این تیم که در دانشگاه اینسبروک، آکادمی علوم اتریش و Alpine Quantum Technologies GmbH کار می کردند، به طور آزمایشی فرآیندی به نام پروتکل Mahadev را اجرا کردند که بر اساس توابع به اصطلاح ایمن پس کوانتومی است. این توابع شامل محاسباتی است که حتی برای یک کامپیوتر کوانتومی هم برای شکستن آن بسیار پیچیده است، اما با یک "درب" که به یک ماشین کلاسیک با کلید صحیح اجازه می دهد آنها را به راحتی حل کند. این تیم می‌گوید این محاسبات می‌توانند قابلیت اطمینان یک محاسبات کوانتومی را تنها با استفاده از یک ماشین کلاسیک تأیید کنند.

باب صادق؟

برای درک نحوه عملکرد پروتکل، فرض کنید دو طرف داریم. یکی از آنها، که به طور سنتی به نام آلیس شناخته می شود، دارای اطلاعات درب است و می خواهد صحت محاسبات کوانتومی را تأیید کند. دیگری که باب شناخته می شود، اطلاعات درگاه در اختیار ندارد و باید ثابت کند که محاسبات روی کامپیوتر کوانتومی او قابل اعتماد هستند.

به عنوان اولین گام، آلیس یک کار خاص را برای باب آماده می کند تا از عهده آن برآید. سپس باب نتیجه را به آلیس گزارش می دهد. آلیس می‌تواند این نتیجه را خودش با یک کامپیوتر کوانتومی تأیید کند، اما اگر می‌خواهد از یک کامپیوتر کلاسیک استفاده کند، باید اطلاعات بیشتری به باب بدهد. باب از این اطلاعات استفاده می کند تا چندین بیت کوانتومی اصلی خود (یا کیوبیت ها) را با بیت های اضافی درهم ببندد. اگر باب روی برخی از کیوبیت‌ها اندازه‌گیری کند، وضعیت کیوبیت‌های باقی‌مانده را مشخص می‌کند. در حالی که باب از وضعیت کیوبیت ها قبل از اندازه گیری ها اطلاعی ندارد، آلیس، به لطف محاسبات درب درب، می داند. این بدان معنی است که آلیس می تواند از باب بخواهد تا وضعیت کیوبیت ها را تأیید کند و بر اساس پاسخ او تصمیم بگیرد که آیا رایانه کوانتومی او قابل اعتماد است یا خیر.

آلیس راحت شد

تیم این پروتکل را روی یک پردازنده کوانتومی اجرا کرد که از هشت به دام افتاده استفاده می کند ⁴⁰Ca⁺ یون ها به صورت کیوبیت اندازه گیری هایی که باب انجام می دهد به انرژی حالات کوانتومی کیوبیت ها مربوط می شود. برای به دست آوردن سیگنالی بالاتر از نویز پس زمینه، محققان پروتکل را 2000 بار برای هر نقطه داده اجرا کردند و در نهایت ثابت کردند که می توان به پاسخ های باب اعتماد کرد.

محققان نمایش خود را اثبات مفهوم می نامند و اذعان دارند که برای عملی کردن آن به کار بیشتری نیاز است. علاوه بر این، یک تأیید کامل و ایمن به بیش از 100 کیوبیت نیاز دارد که برای اکثر پردازنده‌های امروزی خارج از محدوده است. مطابق با باربارا کراوسیکی از رهبران تیم و اکنون متخصص الگوریتم‌های کوانتومی در دانشگاه فنی مونیخ آلمان است، حتی اجرای نسخه ساده‌شده پروتکل نیز چالش‌برانگیز بود. این به این دلیل است که تأیید خروجی یک محاسبات کوانتومی از نظر تجربی بسیار سخت‌تر از انجام محاسبات است، زیرا به درهم‌تنیدگی کیوبیت‌های بیشتری نیاز دارد.

با این وجود، پروتکل نشان داده شده شامل تمام مراحل مورد نیاز برای تأیید کامل است و محققان قصد دارند آن را بیشتر توسعه دهند. کراوس می‌گوید: «یک کار مهم در مورد تأیید محاسبات و شبیه‌سازی‌های کوانتومی، توسعه پروتکل‌های تأیید عملی با سطح امنیتی بالا است». دنیای فیزیک.

آندرو گئورگیویک متخصص محاسبات کوانتومی از دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد که در این تحقیق شرکت نداشت، آن را اولین گام مهم در جهت تأیید محاسبات کوانتومی عمومی می‌داند. با این حال، او خاطرنشان می کند که در حال حاضر فقط برای تأیید یک محاسبات ساده و یک کیوبیتی کار می کند که می تواند با یک لپ تاپ معمولی بازتولید شود. با این حال، او می‌گوید که بینش‌هایی در مورد چالش‌های تلاش برای مقیاس‌بندی تا محاسبات بزرگ‌تر ارائه می‌دهد.

این تحقیق در علم و فناوری کوانتومی.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/can-a-classical-computer-tell-if-a-quantum-computer-is-telling-the-truth/