Nieuwe tool analyseert betrouwbaarheid kwantumcomputers

Onderzoekers van de Universiteit van Warwick hebben een kwantumcomputerprogramma ontwikkeld om de aanwezigheid van ‘leakage’ te detecteren. Er is sprake van leakage wanneer er informatie zoals verwerkt door een kwantumcomputer, ontsnapt uit de standen 0 en 1. Het rapport is gisteren gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review A, aldus PhysOrg.

Het nieuwe computerprogramma geeft gebruikers van deze veelbelovende technologie de mogelijkheid om zonder enige technische kennis, de betrouwbaarheid ervan te controleren. “De commerciële interesse in kwantumcomputing groeit, dus we vroegen ons af hoe we met zekerheid konden vaststellen, dat deze machines doen wat ze zouden moeten doen. Kwantumcomputers zijn idealiter gemaakt van qubits, maar zoals het in echte apparaten blijkt, zijn het soms helemaal geen qubits. In sommige gevallen zijn het qutrits (drie standen) of ququarts (vier standen). Een dergelijk probleem kan elke volgende stap van uw computerbewerking beschadigen”, constateert Animesh Datta, associate professor of physics. 

Datta is van mening dat er computertechneuten nodig zijn om leakage zoveel mogelijk te beperken. Daarbij is hij ook van mening, dat kwantumcomputergebruikers zelf eenvoudige diagnostieke testen moeten kunnen uitvoeren.”Als kwantumcomputers op den duur veelgebruikt gaan worden, is het belangrijk dat een gebruiker zonder idee van hoe een quantumcomputer werkt, kan controleren of deze goed functioneert. Zonder technische kennis of als ze op afstand toegang krijgen tot hun computer.”

Dimension witnessing

De onderzoekers pasten hun methode toe met behulp van de IBM Q Experience quantum-apparaten, die toegankelijk zijn via IBM’s publieke cloudservice. Ze gebruikten een techniek die ‘dimension witnessing’ wordt genoemd: door herhaaldelijk dezelfde bewerking toe te passen op het IBM Q-platform, verkregen de onderzoekers een dataset met resultaten. Deze konden niet worden verklaard door één enkele quantumbit. Hier was een meer gecompliceerde, hoger dimensionaal kwantumsysteem voor nodig. Naar eigen zeggen, is de kans dat deze conclusie uit louter toeval voortkomt kleiner dan 0,05 procent.

“Het is niet niks om deze conclusie op een afstand van enkele duizenden kilometers te kunnen maken. Bovendien was de toegang tot de IBM-chip zelf zeer beperkt. Hoewel ons programma alleen gebruik maakte van de toegestane ‘single qubit’-instructies, kon de ‘dimension witnessing’-benadering aantonen dat ongewenste toestanden werden benaderd in de componenten van het transmissiekring. Ik beschouw dit als een overwinning voor elke gebruiker die de geadverteerde eigenschappen van een quantummachine wil onderzoeken. En dan zonder te verwijzen naar hardwarespecifieke details”, aldus onderzoeker George Knee.

Lees ook: Intel versnelt ontwikkeling kwantumbits met nieuw testsysteem