IBM ontwikkelt rekenmethode die quantumcomputers accurater maakt

IBM heeft een techniek ontwikkeld die ‘zero-noise extrapolation’ heet en het ‘ruis’ bij quantumberekeningen wegneemt. Het lijkt vreemd, maar door berekeningen op meerdere niveaus uit te voeren, kunnen IBM-wetenschappers inschatten wat een quantumcomputer zou berekenen als er geen verstorende gegevens zijn.

De techniek verbetert de resultaten van alle algoritmes die gedraaid worden op de IBM Q-systemen. Dat stelt IBM in een onderzoekspaper dat het in vakblad Nature gepubliceerd heeft. Op die manier worden quantumcomputers accurater en zijn ze nuttiger in gebruik. Belangrijk is ook dat deze verbeteringen softwarematig bereikt worden en dus geen hardwarematige verbeteringen behoeven.

Quantumberekeningen

Een gewone computer werkt met bits, ofwel een 0 of een 1. Het is de basiseenheid waarin een computer informatie verwerkt. Een quantumcomputer maakt gebruik van quantum bits (qbits). Een qbit kan zowel een 0, een 1 of beiden zijn. Een quantumcomputer kan daardoor complexere berekeningen uitvoeren dan een gewone computer. Maar bij die berekeningen komt nog veel ruis kijken. Dat leidt tot fouten, waardoor de toepassingen van quantumcomputers relatief beperkt zijn.

Het terugdringen van die fouten is cruciaal om quantumcomputers nuttiger te maken. IBM heeft dat weten te bereiken door de hoeveelheid ruis bij berekeningen te wisselen. Door een berekening vervolgens meerdere keren uit te voeren, kan goed ingeschat worden van hoeveel ruis er sprake is. Doordat veel quantumberekeningen steunen op kansberekeningen, maakt dit de berekeningen niet alleen minder foutgevoelig, maar is de kans ook groter dat ze accurater zijn.

Tegelijkertijd geven de onderzoekers van IBM in hun onderzoekspaper wel toe dat de verbeteringen “niet oneindig” zijn. Ze worden beperkt door de mogelijkheden van de processor en dat betekent dus dat de ruisreductie ook maar tot een bepaald niveau komt. Des te complexer de berekeningen, hoe kleiner de kans dat deze nieuwe techniek ook echt effect heeft.