Bisakah komputer klasik mengetahui apakah komputer kuantum mengatakan yang sebenarnya? – Dunia Fisika

Komputer kuantum dapat memecahkan masalah yang mustahil dilakukan mesin klasik, namun kemampuan ini disertai dengan peringatan: jika komputer kuantum memberi Anda jawaban, bagaimana Anda tahu jawabannya benar? Hal ini sangat mendesak jika Anda tidak memiliki akses langsung ke komputer kuantum (seperti dalam komputasi awan), atau Anda tidak mempercayai orang yang menjalankannya. Anda tentu saja dapat memverifikasi solusinya dengan prosesor kuantum Anda sendiri, tetapi tidak semua orang memiliki solusi tersebut.

Jadi, apakah ada cara untuk a klasik komputer untuk memverifikasi hasil perhitungan kuantum? Para peneliti di Austria mengatakan jawabannya adalah ya. Bekerja di Universitas Innsbruck, Akademi Sains Austria, dan Alpine Quantum Technologies GmbH, tim tersebut secara eksperimental menjalankan proses yang disebut protokol Mahadev, yang didasarkan pada apa yang disebut fungsi aman pasca-kuantum. Fungsi-fungsi ini melibatkan perhitungan yang terlalu rumit bahkan untuk dipecahkan oleh komputer kuantum, tetapi dengan “pintu jebakan” yang memungkinkan mesin klasik dengan kunci yang tepat untuk menyelesaikannya dengan mudah. Tim mengatakan perhitungan pintu jebakan ini dapat memverifikasi keandalan perhitungan kuantum hanya dengan menggunakan mesin klasik.

Bob yang jujur?

Untuk memahami cara kerja protokol, asumsikan kita memiliki dua pihak. Salah satu dari mereka, yang secara tradisional dikenal sebagai Alice, memiliki informasi pintu jebakan dan ingin memverifikasi kebenaran perhitungan kuantum. Yang lainnya, yang dikenal sebagai Bob, tidak memiliki informasi pintu jebakan, dan perlu membuktikan bahwa perhitungan pada komputer kuantumnya dapat dipercaya.

Sebagai langkah pertama, Alice menyiapkan tugas khusus untuk ditangani Bob. Bob kemudian melaporkan hasilnya kepada Alice. Alice dapat memverifikasi hasil ini sendiri dengan komputer kuantum, tetapi jika dia ingin menggunakan komputer klasik, dia perlu memberikan informasi lebih lanjut kepada Bob. Bob menggunakan informasi ini untuk melibatkan beberapa bit kuantum (atau qubit) utamanya dengan bit tambahan. Jika Bob melakukan pengukuran pada beberapa qubit, hal ini akan menentukan status qubit yang tersisa. Meskipun Bob tidak mengetahui keadaan qubit sebelum pengukuran, Alice, berkat perhitungan pintu jebakannya, mengetahuinya. Ini berarti Alice dapat meminta Bob untuk memverifikasi keadaan qubit dan memutuskan, berdasarkan jawabannya, apakah komputer kuantumnya dapat dipercaya.

Lega Alice

Tim menjalankan protokol ini pada prosesor kuantum yang menggunakan delapan jebakan ⁴⁰Ca⁺ ion sebagai qubit. Pengukuran yang dilakukan Bob berhubungan dengan energi keadaan kuantum qubit. Untuk mendapatkan sinyal di atas kebisingan latar belakang, para peneliti menjalankan protokol 2000 kali untuk setiap titik data, yang pada akhirnya membuktikan bahwa jawaban Bob dapat dipercaya.

Para peneliti menyebut demonstrasi mereka sebagai bukti konsep dan mengakui bahwa diperlukan lebih banyak upaya untuk menjadikannya praktis. Selain itu, verifikasi yang lengkap dan aman akan memerlukan lebih dari 100 qubit, yang berada di luar cakupan sebagian besar prosesor saat ini. Berdasarkan Barbara Kraus, salah satu pemimpin tim dan sekarang menjadi pakar algoritme kuantum di Universitas Teknik Munich, Jerman, bahkan versi protokol yang disederhanakan pun sulit untuk diterapkan. Hal ini karena memverifikasi keluaran komputasi kuantum secara eksperimental jauh lebih sulit dibandingkan melakukan komputasi, karena memerlukan lebih banyak qubit yang terlibat.

Meskipun demikian, protokol yang ditunjukkan berisi semua langkah yang diperlukan untuk verifikasi lengkap, dan para peneliti berencana untuk mengembangkannya lebih lanjut. “Tugas penting terkait verifikasi komputasi dan simulasi kuantum adalah mengembangkan protokol verifikasi praktis dengan tingkat keamanan tinggi,” kata Kraus. Dunia Fisika.

Andru Gheorghiu, pakar komputasi kuantum dari Universitas Teknologi Chalmers di Swedia yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menyebutnya sebagai langkah awal yang penting untuk dapat memverifikasi komputasi kuantum umum. Namun, ia mencatat bahwa saat ini hanya berfungsi untuk memverifikasi komputasi satu qubit sederhana yang dapat direproduksi dengan laptop biasa. Namun, menurutnya, hal ini memberikan wawasan tentang tantangan dalam mencoba meningkatkan komputasi yang lebih besar.

Penelitian ini muncul di Sains dan Teknologi Kuantum.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/can-a-classical-computer-tell-if-a-quantum-computer-is-telling-the-truth/