Существует ряд задач, которые не сможет решить даже самый быстрый в мире суперкомпьютер, если только мы не готовы ждать ответа миллионы или даже миллиарды лет. Поэтому для проверки квантовых компьютеров необходимы методы, позволяющие сравнивать теорию и результат, а не ждать годами, пока суперкомпьютер выполнит ту же задачу.
Команда исследователей разработала методы проверки выходных данных квантового компьютера особого типа, называемого гауссовым бозонным сэмплингом (GBS). Этот квантовый компьютер использует фотоны, частицы света, для вычисления вероятностей, для которых на самом быстром в мире суперкомпьютере потребовались бы тысячи лет.
Теоретический и экспериментальный интерес к фотонным сетям, используемым в качестве квантовых компьютеров, значительно вырос. Эти устройства интерферируют фотоны из неклассических состояний в крупномасштабной интерферометрической сети, а затем измеряют полученные выходные фотоны с помощью фотодетекторов, так что выходные выборки представляют собой серию шаблонов подсчета фотонов.
Чтобы продемонстрировать эффективность метода, команда проверила при помощи GBS недавний эксперимент, воспроизведение которого с использованием существующих суперкомпьютеров заняло бы не менее 9000 лет. Они обнаружили, что распределение вероятностей GBS не соответствовало тому, что нужно было воспроизвести, при этом в эксперименте присутствовал дополнительный шум, который не был проанализирован.
Теперь ученым предстоит выяснить, является ли воспроизведение альтернативного распределения сложной вычислительной задачей или эти ошибки привели к тому, что квантовый компьютер утратил свою «квантовость». Ответ на этот вопрос откроет путь к созданию квантовых компьютеров, работающих без ошибок и доступных на коммерческом уровне.