Jämförelse av precisionen hos Grovers algoritm med och utan fasflipp-felkorrigering

Quantum physics tells of our reality being probabilistic at the microscopic level. Expanding on that research, quantum computing was born, which leverages these microscopic entities with probabilistic properties to perform computation. These units of computation in quantum computing are so-called qubits. The primary challenge with qubits is their sensitivity to noise and consequently occuring erroneous states. This thesis explores the specific quantum algorithm Grover’s algorithm in the context of executing with and without a quantum error correcting code. Execution of quantum circuits was primarily done in a simulator through usage of the Qiskit SDK. Normal and error corrected versions for qubit counts two through five were executed. Results show the error correcting code at low qubit counts has decreased performance compared to the normal circuit. This difference is attributed to the increased circuit complexity error correction introduces. Qubit counts four and five showed insufficient performance in both versions, which highlights a scaling issue for the quantum circuit given the simulator’s default noise model. Nevertheless the endeavour investigates and shines light on an active research area of interest for the development of fault tolerant quantum computers.Kvantfysiken visar på att vår verklighet på en mikroskopisk nivå är probabilistisk . Ur den forskningen föddes kvantberäkning, som utnyttjar dessa mikroskopiska enheter med probabilistiska egenskaper för att utföra beräkningar. Dessa beräkningsenheter inom kvantberäkning kallas qubits. Den primära utmaningen med qubits är deras känslighet för brus och följaktligen förekommande felaktiga tillstånd. Detta examensarbete utforskar specifikt Grovers algoritm i kontext av exekvering med och utan en felkorrigerande kod. Exekvering av kvantkretsar gjordes primärt i en simulator genom användning av Qiskit SDK. Normala och felkorrigerade versioner för qubit-antal två till och med fem exekverades. Resultaten visar att felkorrigeringskoden vid låga qubit-antal har minskad prestanda jämfört med den normala kretsen. Denna skillnad tillskrivs den ökade kretskomplexiteten som felkorrigeringen introducerar. Qubit-antalen fyra och fem visade otillräcklig prestanda i båda versionerna, vilket belyser ett skalningsproblem för kvantkretsen givet simulatorns standardbrusmodell. Trots denna försämring i prestanda så belyser arbetet ett forskningsområde av intresse för utvecklingen av feltoleranta kvantdatorer