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Berechnungen überprüfen

Quantencomputer treten gegeneinander an

Quantencomputer
© Pixabay

Mit ihrer rasanten Entwicklung kratzen Quantencomputer schon heute an den Grenzen der besten Supercomputer. Mit ihrer hohen Rechenleistung sind sie jedoch anfällig für Umwelteinflüsse – fehlerhafte Berechnungen können die Folge sein. Eine einfache Methode schafft Abhilfe.

Besonders schwerwiegend sind Fehler, die so komplex sind, dass Wissenschaftler sie nicht mehr auf klassischen Computern überprüfen können. Um Quantencomputer dennoch verlässlich einzusetzen, benötigen die Forschenden eine Methode, mit der sie das Ergebnis der Berechnungen überprüfen können. Und das, ohne die richtige Antwort zu kennen.

Ein Team von Physikern aus Österreich, Singapur und Großbritannien hat sich der Herausforderung gestellt und ist zu einem kreativen Ergebnis gekommen: Sie lassen Quantencomputer gegeneinander antreten. »Wir lassen mehrere Quantencomputer zufällig aussehende Berechnungen durchführen«, erklärt Martin Ringbauer von der Universität Innsbruck. »Was die Geräte allerdings nicht wissen ist, dass es eine versteckte Verbindung zwischen den Berechnungen gibt.«

Die Forscher verwenden hierbei komplexe verschränkte Quantenzustände, aus denen sich viele unterschiedliche Berechnungen ableiten lassen. Obwohl die Ergebnisse jedes einzelnen Quantencomputers zufällig sind, müssen sie aufgrund der versteckten Verbindung in bestimmten Aspekten immer übereinstimmen, so Ringbauer. Passen die Ergebnisse zusammen, haben die Computer das Richtige berechnet.

Ein einfacher, aber effizienter Trick

Das internationale Forscherteam demonstrierte die neue Methode an fünf Quantencomputern der Universitäten Innsbruck und Wien. Es zeigt, dass Quantencomputer mit beliebiger Hardware gegeneinander zu testen sind. Stimmen die Ergebnisse der unterschiedlichen Berechnungen auf den Computern überein, haben sie das Richtige berechnet.

Bei der neuen Methode muss jedoch nicht das gesamte Ergebnis ausgelesen werden – ein sehr zeitaufwendiger Prozess. Es genügt zu überprüfen, wie oft sich die beiden Geräte einig sind. Das ist ebenfalls für sehr große Quantencomputer ein praktikables Vorgehen. Somit ist die Methode auf viele aktuelle sowie zukünftige Quantencomputer anwendbar.


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