Mod adskillelsen af ​​kvante- og klassiske forespørgselskomplekser

Korrelationsfunktioner bruges ofte til at kvantificere forholdet mellem indbyrdes afhængige variabler eller datasæt. Et par år siden, to forskere foreslog et ejendomstestningsproblem, der involverer Forrelation til undersøgelse af forespørgselskompleksiteten af ​​kvanteenheder. Nu, forskere har realiseret en eksperimentel undersøgelse af Forrelation i en 3-qubit nuklear magnetisk resonans kvanteinformationsprocessor.

Den nye undersøgelse blev offentliggjort i Science Bulletin . Fire forskere fra Tsinghua University, Li Hang, Gao Xun, Xin Tao og Long Guilu, samarbejdede med en forsker fra Southern University of Science and Technology, Yung Man-Hong. I undersøgelsen, de løste to- og trefoldede Forrelationsproblemer i nukleare spins og kontrollerede centrifugeringen til inden for en tærskelværdi ved hjælp af et sæt optimerede GRAPE-pulssekvenser.

Det er en udbredt opfattelse, at kvantecomputere har en fordel i forhold til klassiske computere i mange beregningsproblemer. I black-box modellen, mange kvantealgoritmer viser kvantehastigheder. Dette rejser et spørgsmål:Inden for black-box modellen, hvor stor en kvantehastighed er mulig? Specifikt, i forespørgselskompleksitet, kan vi finde den største adskillelse mellem klassiske og kvanteforespørgselskomplekser?

To år siden, Aaronson og Ambainis introducerede et nyt ejendomstestproblem kaldet Forrelation, som bestemmer, om en boolsk funktion er stærkt korreleret med Fourier -transformationen af ​​en anden boolsk funktion. Og de viste, at det gav den største kvante black-box speedup, der endnu er kendt.

Professor Long Guilu og hans samarbejdspartnere designede et kvantekredsløb til implementering af flerfoldige Forrelationer. De indså det to- og trefoldige tilfælde af Forrelations på et nuklear magnetisk resonansspektrometer ved at måle værdien af ​​Forrelation for at afgøre, om det var større end 3/5 eller den absolutte værdi var mindre end 1/100. Dette er den første eksperimentelle erkendelse af Forrelation -problemet, der er rapporteret i litteraturen. Deres resultater er vist i figur 1.

Professor Long Guilu, der ledede eksperimentet, siger, "En af vanskelighederne er at opnå en høj troværdighed af de sidste stater, da værdien af ​​Forrelation er meget følsom over for målingen. For at kontrollere fejlen inden for en tærskelværdi, vi benyttede en optimeret teknik til gradientstigningspuls i stedet for en sammensat pulssekvens af hårde impulser og J-koblingsudviklinger. "

Professor Yung Man-Hong påpeger den fremtidige udvikling af deres arbejde:"Alle kvantealgoritmerne er implementeret på en tre-qubit kvanteinformationsprocessor, som muligvis ikke præsenterer kvanteberegningens magt over klassisk beregning på grund af de nuværende eksperimentelle teknikker. Imidlertid, dette prototypeeksperiment indikerer, at vi kan opnå kvanteoverlegenhed i relativt enkle kvanteenheder i den nærmeste fremtid. "