İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Xüsusi iki kubitlik kvant çipinin demək olar ki, DI sertifikatlaşdırma sxeminin bədii təsviri. Müəllif: Şubhayan Sarkar. ( PRL , 2026), Qismən ChatGPT istifadə edilərək yaradılmışdır.

Kvant mexanikası prinsiplərindən istifadə edərək informasiyanı emal edən sistemlər olan kvant kompüterləri, hazırda dünyada istifadə olunan klassik kompüterlərin həll edə bilmədiyi bəzi problemləri həll edə bilər. Potensiallarına baxmayaraq, bu kompüterlərin düzgün işlədiyini və hesablamaları etibarlı şəkildə yerinə yetirə biləcəyini yoxlamaq çətin olaraq qalır.

Qdansk Universitetinin tədqiqatçısı Şubhayan Sarkar bu yaxınlarda kvant kompüterindəki kvant çiplərinin (unitar qapıların) daxili komponentləri haqqında fərziyyələrə əsaslanmadan düzgün işlədiyini təsdiqləmək üçün yeni bir sxem təqdim etdi. Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş bir məqalədə təqdim edilən bu sxem, demək olar ki, cihazdan asılı olmayan (DI) sertifikatlaşdırma adlanan bir yanaşmadan istifadə edir.

Sarkar Phys.org-a bildirib ki, “Hazırda istifadə etdiyiniz kompüteri nəzərdən keçirin. Əgər o, riyazi məsələnin cavabını verirsə, hesablamanın düzgün olduğunu necə bilirsiniz? Praktikada biz nadir hallarda hər hesablamanı özümüz yoxlayırıq.”

“Bunun əvəzinə, biz istehsalçıya, aparat təminatına, əməliyyat sisteminə və kompüterin qurulduğu yaxşı qurulmuş mühəndislik prinsiplərinə etibar edirik. Lazım gələrsə, nəticəni başqa bir klassik kompüterdən istifadə edərək müstəqil şəkildə yoxlamaq olar.”

Klassik prosessorlar kommersiya portativ və masaüstü kompüterlərinə inteqrasiya olunmazdan əvvəl dizayn və istehsalın bir hissəsi olaraq geniş sınaqdan keçirilir. Bu sınaq prosesi prosessorların real mühitlərdə yerləşdirilməzdən əvvəl nəzərdə tutulduğu kimi işləməsini təmin edir.

Sarkar bildirib ki, “Prosessora olan inamımız nəticə etibarilə sınaq metodlarına, istehsalçıya və əsas aparata etibar etməkdən asılıdır”.

“Lakin kvant kompüterləri tamamilə fərqli bir çətinlik yaradır. Klassik kompüterlərin əlçatmaz problemlərini həll etmələri gözlənildiyi üçün onları müqayisə etmək üçün səmərəli klassik metod olmaya bilər. Bu, iki təbii sual doğurur. Birincisi, bildirilən nəticənin həqiqətən də hansısa klassik proseslə deyil, kvant fenomenlərindən istifadə etməklə əldə edildiyinə necə əmin ola bilərik? İkincisi, hesablamanın özünün düzgün aparıldığına necə inana bilərik?”İstənilən unitar qapının universal DI sertifikatı üçün kvant şəbəkəsi. Müəllif: Şubhayan Sarkar.

Cihazdan asılı olmayan sertifikatlaşdırma potensialı

Kvant kompüterlərini sınaqdan keçirmək üçün perspektivli bir yanaşma, onlara diqqətlə hazırlanmış suallar verməkdən ibarətdir. Kompüterin bu suallara verdiyi cavablara əsasən, mühəndislər sistemin komponentləri və onların hesablamaları necə yerinə yetirdiyi barədə məlumat tələb etmədən, onun əsas aparatının kvant mexanikasının prinsiplərindən həqiqətən istifadə etdiyini təsdiqləyə bilərlər.

Sarkar bildirib ki, “Bu yanaşma cihazdan asılı olmayan (DI) sertifikatlaşdırma kimi tanınır, çünki sınaqdan keçirilən cihaz haqqında yalnız minimal fiziki fərziyyələr irəli sürür. Bütün cihazdan asılı olmayan sertifikatlaşdırma protokolları kvant qeyri-lokallığı fenomeninə əsaslanır və onun eksperimental təsdiqi 2022-ci il Fizika üzrə Nobel Mükafatı ilə tanınıb. İstənilən kvant kompüteri kvant vəziyyətlərinə, ölçmələrə və vahid qapılara əsaslandığından, onları DI yolu ilə sertifikatlaşdırmaq kvant kompüterinin özünü sınaqdan keçirməsinin ilk addımıdır.”

Əvvəlki tədqiqatının bir hissəsi olaraq , Sarkar istənilən kvant vəziyyətini və ölçməsini özünü sınamaq üçün yeni bir yanaşma hazırladı . Bu əvvəlki tədqiqata əsaslanaraq, o, istənilən vahid qapının (yəni, bütün kvant məlumatlarını qoruyan və ideal kvant qapısını təmsil edən istənilən riyazi əməliyyat) özünü sınamaq üçün yeni yanaşmanın potensialını nümayiş etdirməyə başladı.

Sarkar bildirib ki, “İstənilən kvant kompüteri əsasən unitar qapılar olan kvant çiplərinə əsaslandığı üçün özünü sınaqdan keçirən unitar qapılar kvant kompüterinin “kərpiclərini” təsdiqləyir”.

“Bu məsələ inkişaf etməkdə olan ölkələr üçün xüsusilə vacibdir. Çoxlarının irimiqyaslı kvant prosessorlarını yerli istehsal etmək üçün resursları və ya infrastrukturu olmaya bilər və bunun əvəzinə kvant çiplərini idxal etməyə və onları öz kvant hesablama platformalarına inteqrasiya etməyə etibar edəcəklər. Belə hallarda, idxal olunan avadanlığı sertifikatlaşdırmaq üçün etibarlı metodlara sahib olmaq xüsusilə vacibdir.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Yeni hazırlanmış DI sxemi

İş iki fərqli sxemdən ibarətdir. Birincisi, Almost-DI sxemi, ənənəvi DI sxemindən daha sadədir. Sarkar tərəfindən hazırlanmış bu sxem, prinsipcə, qapının vəziyyətlərin ilkin alt fəzasını dəyişdirmədiyi texniki fərziyyəsinə tabe olaraq, istənilən kvant unitar qapı əməliyyatını özünü sınamaq üçün istifadə edilə bilər. Diqqətəlayiq haldır ki, buna prosessorun əsas aparatını ətraflı şəkildə modelləşdirməyə ehtiyac olmadan nail olmaq olar.

Sarkar izah etdi ki, “İçərisində tək bir qovşaq və bütün digər xarici qovşaqların ona qoşulduğu, məsələn, müxtəlif sistemlərə qoşulmuş server kimi ulduz kimi böyük bir şəbəkəni nəzərdən keçirin”.

“Server və xarici qovşaqlar arasında ya açıq, ya da söndürülə bilən bir açar (və ya qapı) var. Server bütün əlaqələrdən alınan siqnallar üzərində birgə əməliyyatlar yerinə yetirə bilər, xarici sistemlər isə yalnız öz əlaqələri üzərində işləyir. Açar söndürüldükdə, əvvəlki məqaləmizdə təqdim olunan yanaşmanı izləyirik ; yəni Bell bərabərsizlikləri ailəsindən istifadə edərək əvvəlcə xarici qovşaqları və onların serverə olan əlaqələrini təsdiqləyirik.”

Bu sertifikatlaşdırma yanaşması, müəyyən şərtlər daxilində, serverin birgə əməliyyatlarını yoxlamaq üçün istifadə edilə bilər. Qapı yenidən açıldıqdan sonra, onun düzgün işləməsi sertifikatlaşdırılmış server, bağlantılar və xarici qovşaqlar vasitəsilə yoxlanıla bilər.

“Qeyd etmək vacibdir ki, bütün mərhələlər tək bir təcrübədə həyata keçirilir və sonra bütün təcrübənin statistikası bütün komponentləri birlikdə təsdiqləmək üçün istifadə olunur”, – deyə Sarkar izah etdi.

Yeni hazırlanmış sxemin əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, ondan istənilən kvant prosessorunu yoxlamaq üçün istifadə etmək mümkündür. Bundan əlavə, o, az sayda xarici sistemlə aparılan təcrübələrdə artıq uğurla tətbiq olunmuş ulduz formalı şəbəkəyə əsaslanır.

Sarkar dedi: “DI sxemi daha çox mürəkkəbdir, çünki server və kommutator arasında əlavə teleportasiya əlaqələrini də işə salmaq lazımdır. Nəticə etibarilə, bu sxemdə bu teleportasiya əlaqələrini təsdiqləmək üçün digər Bell bərabərsizliklərini nəzərə almaq lazımdır, bundan sonra sxem Almost-DI üçün olduğu kimi davam edir.”

Daha etibarlı kvant kompüterlərinə doğru

Bu son tədqiqat kvant elmində və hesablamada uzun müddətdir davam edən bir problemi həll edir. Xüsusilə, hər bir kvant əməliyyatı üçün yalnız bu əməliyyatların hər biri ilə əldə edilə bilən unikal korrelyasiyalar dəstinin mövcudluğunu sübut edir, təcrübələrlə istisna edilə bilməyən müəyyən sərbəstlik dərəcələrinə qədər.

Sarkar tərəfindən aparılan ilkin sınaqlar göstərir ki, bu korrelyasiyalar kvant unitar qapı əməliyyatlarını yoxlamaq üçün bir mənbə kimi istifadə edilə bilər. Yeni sxem hələ eksperimental olaraq tətbiq olunmasa da, komanda gələcəkdə onun potensialını nümayiş etdirməyə ümid edir.

“Tətbiq baxımından, istənilən kvant kompüterinin təməl daşı olan istənilən kvant unitar qapısını sertifikatlaşdırmaq üçün bir yol təqdim etdik”, – deyə Sarkar bildirib.

“Cihazdan asılı olmayan halda fərziyyələr minimal olduğundan və şəbəkədəki müstəqil mənbələrin əlavə fərziyyəsi ilə bu cür protokollarda təhlükəsizlik və etibar maksimum olacaq. Beləliklə, gələcək kvant cihazlarının sertifikatlaşdırıla bilən istifadəsi istiqamətində əhəmiyyətli bir addım atırıq. Hətta işdə təklif olunduğu kimi bir quraşdırma olsaydı, Microsoft-un Majorana çipi ilə bağlı son mübahisələrdən də qaçınmaq olardı.”

Qdansk Universitetində hazırlanmış sxem hələ də prinsipin sübutudur, ona görə də real kvant prosessorlarını yoxlamaq üçün istifadə edilməzdən əvvəl optimallaşdırılmalı və daha da sınaqdan keçirilməlidir. Sarkar indi sxemi praktik tətbiqlər üçün daha uyğun hala gətirməyə çalışacaq, məsələn, sistemi yoxlamaq üçün tələb olunan Bell testlərinin sayını azaltmaqla və onun pozuntulara və ya qüsurlara qarşı davamlı olmasını təmin etməklə.

Sarkar əlavə edib ki, “Biz həmçinin sxemi IBM kimi ictimaiyyətə açıq olan qısamüddətli kvant hesablama platforması yaratmaq üçün uyğunlaşdırmaq istərdik ki, qapılar sertifikatlaşdırıla bilsin və beləliklə, IBM-ə etibar etmədən IBM tərəfindən kvant əməliyyatları sertifikatlaşdırıla bilsin”.

“Bu, təkcə bu şirkətlərin kvant hesablamalarını müqayisə etməklə kifayətlənməyəcək, həm də geniş ictimaiyyətin kvant hesablamalarına olan etibarını artıracaq. Bundan əlavə, işdə təklif olunduğu kimi şəbəkənin qurulması üçün təcrübələr üzərində əməkdaşlıq araşdırılmalı olan əsas istiqamətdir.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Andrew Zinin tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Anonim, İstənilən unitar qapı kvant şəbəkəsində cihazdan asılı olmayaraq sertifikatlaşdırıla bilər, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/m1tx-9mx1 .

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

Kvant alqoritmləri və hesablamaKvant korrelyasiyaları, təməlləri və formalizm