Előadó: Portik Attila (Wigner FK SZFI)
Előadásának címe: Kvantuminformatikai protokollok tervezése és dinamikájának vizsgálata
Dátum: 2026. december 10. kedd, 10 óra
Helyszín: 1-es épület tanácsterem
Összefoglaló:
Már egyszerű kvantumáramkörök is összetett dinamikát eredményezhetnek, miközben a jelenlegi kvantumprocesszorok gyakran még rövid számításokat sem képesek pontosan végrehajtani. Mindkét jelenség megértéséhez szükség van a háttérben álló dinamika részletes vizsgálatára, valamint a fizikai megvalósítás tesztelésére alkalmas módszerek kidolgozására. Disszertációmban azt vizsgálom, hogyan hatnak a különféle zajok és hibák az iterált nemlineáris kvantumprotokollokra, valamint skálázható teljesítménymérő eljárásokat dolgozom ki kvantumszámítógépek értékelésére.
Olyan protokollokat vizsgálunk, amelyekben azonos módon preparált qubiteken végzett mérés és posztszelekció egy qubit állapotának effektív nemlineáris időfejlődését idézi elő. Egy ilyen nemlineáris lépés iterálásán alapuló protokoll dinamikai rendszert határoz meg az egyqubites állapottéren. Az alkalmazott kapuktól függően ebben a rendszerben fraktál jellegű határok jelenhetnek meg a konvergenciatartományok között, vagy teljesen kaotikus dinamika a Bloch-gömbön. Kaotikus protokoll esetén a kezdetben lokalizált kevert állapotsokaságok a Bloch-gömb minden irányába szétterjednek, miközben tisztaságuk csökken. A kaotikus protokollok egy tágabb családjában emellett a kevert bemenetek egy része kitisztul. Megvizsgáljuk továbbá, milyen hatással vannak a dinamikára a zajos állapotpreparálás és a hibás kvantumlogikai kapuk. A záró egyqubites kapu gyenge koherens kalibrációs hibája esetén a fraktál határok deformálódnak, de dimenziójuk nem változik. A határok fraktál jellegének kritikus kezdeti tisztaság alatti eltűnése is megmarad, a küszöbérték azonban a hiba előjelétől függően eltolódik. Erre a hibaérzékenységre építve egy kvantumhardverek tesztelésére szolgáló prototípus teljesítménymérő tesztet javaslunk.
A kvantumprocesszorok növekvő méretek melletti értékeléséhez olyan benchmarkokra van szükség, amelyek ideális kimenete klasszikusan kiszámítható marad. Ennek érdekében két egymást kiegészítő volumetrikus benchmarkot vezetünk be, a Clifford Volume-ot és a Free Fermion Volume-ot. Ezek azt a legnagyobb qubitszámot határozzák meg, amelynél véletlenszerűen mintavételezett Clifford-, illetve szabadfermion-műveletek még megbízhatóan végrehajthatók. Mindkét műveletcsalád hatékonyan szimulálható klasszikusan, így a mért várható értékeken alapuló kiértékelés a rendszerméret növekedésével is kezelhető marad. Elemezzük a benchmarkok érzékenységét a kapuhibákra, a kiolvasási hibákra és a qubitek összekapcsolhatóságára, továbbá kilenc ioncsapdás és szupravezető processzoron értékeljük ki őket. A Quantinuum H2-1 processzoron 34-es Clifford Volume értéket értünk el.
