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Nei nuovi test, le sequenze di gate IBM influenzano i qubit vicini
Uno studio pubblicato su Scientific Reports rileva che le sequenze di gate a due qubit sui processori quantistici IBM possono alterare le misurazioni dei qubit vicini che non partecipano alle operazioni. L’articolo riporta risultati basati
Quantum.world Team · Scritto con l’IA · verificato ·
In alcuni test selezionati su processori IBM, i ricercatori hanno condotto 40.000 esperimenti per misurare l’effetto delle configurazioni di gate a due qubit sui qubit vicini privi di interazione diretta. I risultati, pubblicati il 21 ottobre su Scientific Reports, mostrano che la configurazione del circuito può alterare gli esiti delle misurazioni su questi qubit «spettatori». Gli autori definiscono riuscito l’effetto quando l’alterazione sposta lo stato misurato del qubit bersaglio in una delle due direzioni in più di due terzi degli esperimenti.
Lo studio esamina processori quantistici superconduttori accessibili tramite i sistemi commerciali di IBM. La conclusione principale non è che ogni qubit vicino cambi stato, ma che le sequenze di gate possono produrre variazioni misurabili rispetto ai valori di riferimento dei test di controllo. L’entità dell’effetto dipende dalla disposizione dei gate.
La disposizione dei gate cambia gli esiti dei qubit spettatori
«Usando dispositivi quantistici IBM disponibili in commercio, osserviamo che le sequenze di gate a due qubit sono associate a un’alterazione misurabile nei qubit spettatori vicini, senza interazione diretta, e producono variazioni quantificabili negli esiti delle loro misurazioni che superano in misura significativa i corrispondenti valori di riferimento dei test di controllo», scrivono Fernando Almaguer-Angeles, Pedro Ruas-Dieguez, Akshata Shenoy Hejmadi e Marcin Pawłowski della University of Gdańsk.
L’articolo confronta diverse configurazioni di gate CNOT, o CX, ed esamina anche le operazioni a singolo qubit. Le appendici presentano risultati relativi ai sistemi IBM Kyiv, Brisbane e Osaka. Per i risultati ottenuti su Brisbane, i ricercatori riportano un valore della V di Cramér pari a 0,7, che descrivono come una forte associazione tra la configurazione dei gate e gli esiti misurati sui qubit spettatori.
Che cosa mostrano i 40.000 esperimenti
La cifra di 40.000 esperimenti compare nelle didascalie dell’articolo relative a singoli risultati ottenuti su Brisbane e Kyiv; non va intesa come la dimensione di un unico campione che comprende tutti i dispositivi e tutti i test. Gli autori forniscono inoltre intervalli di confidenza di Wilson bilaterali al 95% per i tassi di successo riportati nei grafici. La soglia adottata — un esito alterato in più di due terzi delle prove — stabilisce un criterio preciso per considerare riuscita una configurazione.
La distinzione è importante perché il crosstalk non è un unico tasso di errore fisso. I risultati riportati collegano l’alterazione osservata alla scelta dei gate e alla disposizione del circuito, mentre le differenze tra i risultati dei dispositivi mostrano che l’effetto varia da un processore all’altro. L’analisi statistica degli autori riassume la relazione tra configurazione ed esito della misurazione; non dimostra che tutti i circuiti o i qubit vicini si comportino allo stesso modo.
Un risultato sull’hardware, non un attacco cloud in tempo reale
L’articolo descrive l’effetto come «simile a Rowhammer»: operazioni ripetute su una parte di un sistema possono influenzare un bersaglio vicino, per analogia con gli effetti di disturbo nella memoria classica. In questo caso, il meccanismo fisico rilevante è il crosstalk tra qubit durante le operazioni di gate. Gli autori affermano che i sistemi IBM sono serviti da piattaforma tecnica per la loro indagine e precisano che il lavoro non è una critica ai prodotti o ai servizi dell’azienda.
Le prove sperimentali sostengono una conclusione più circoscritta rispetto alla dimostrazione di un attacco alla computazione di un altro cliente. L’articolo misura in che modo determinate sequenze di gate modificano gli esiti dei qubit spettatori sull’hardware IBM; queste misurazioni, da sole, non dimostrano che un utente cloud possa alterare un’elaborazione simultanea di un altro utente. Per chi usa i processori, il risultato concreto è che le configurazioni di gate testate hanno prodotto alterazioni degli esiti superiori ai valori di riferimento dei test di controllo, con alcune configurazioni valutate su 40.000 esperimenti.