¿Cómo se determina cuándo una computadora cuántica ha encontrado una solución correcta dado que cualquier observación destruye la coherencia qubit?

¡De la misma manera que revisas una computadora clásica! Verifica la respuesta (cuando esto es posible, lo que para algunos de los problemas más conocidos que se pueden resolver de manera más eficiente en computadoras cuánticas es definitivamente cierto).

Tomemos por ejemplo el algoritmo cuántico para factorizar. Al dar un número, el algoritmo cuántico encuentra los factores de este número. Para verificar que una computadora cuántica ha encontrado la respuesta correcta, tome los factores que le da y multiplíquelos para verificar que den el número original.

¿Pero las computadoras cuánticas no usan coherencia? La respuesta es que sí, las computadoras cuánticas deben permanecer coherentes pensando en algunos de los cálculos. Pero al final del cálculo, antes de que se lea la respuesta, ya no es necesario mantener la coherencia de la computadora cuántica. Entonces, el truco de las computadoras cuánticas es mantenerlas coherentes durante el curso de la computación.

(Del mismo modo, la entrada a un algoritmo cuántico es solo una descripción de entrada clásica en bits antiguos simples).

La única herramienta que tenemos para mirar los resultados cuánticos es estadística. Ahora déjame hacerte una pregunta. ¿Qué sucede si toma una sola muestra estadística de una curva? ¿Qué te dice esto sobre la curva? Hay ciertas características de una curva sobre las que NO tendrá información sobre un solo punto de muestra. No se puede decir nada sobre su pendiente, por ejemplo.

Esto es como ejecutar el problema una vez y tomar una sola medición. Pero no puedes hacer estadísticas usando solo un único punto de datos. Por lo menos, independientemente del diseño de su computadora cuántica, ha leído la salida y de alguna manera sigue tomando medidas y realiza un conjunto de acciones que le permitirán tomar medidas adicionales que eventualmente le darán resultados estadísticos significativos lo suficientemente buenos como para diferenciar el correcto responda de todos los resultados posibles si son correctos o no. Tienes que hacer esto lo suficientemente bien como para poder confiar en la respuesta.

Las únicas opciones en las que puedo pensar, en términos generales y no restringidas por la naturaleza de cómo funcionan realmente las computadoras cuánticas, serían ejecutar el programa nuevamente y tomar otra muestra, o tal vez tomar un atajo al realizar algún conjunto de acciones que restauraría rápidamente nuestro resultados de cálculo cuántico a un estado apropiado para tomar otra muestra estadística.

Personalmente, tengo mis dudas sobre nuestra capacidad para hacer esto cuando intentamos crear computadoras cuánticas con suficientes qubits efectivos en un solo enredo para resolver los problemas más allá del alcance de las supercomputadoras convencionales.