Fingeraftryk af kvanteindvikling

Kvanteindvikling er et centralt træk ved kvanteberegning. Endnu, hvordan kan forskere kontrollere, at en kvantecomputer faktisk inkorporerer storstilet sammenfiltring? Konventionelle metoder kræver et stort antal gentagne målinger, præsentere forskningsvanskeligheder. Aleksandra Dimić fra universitetet i Beograd og Borivoje Dakić fra det østrigske videnskabsakademi og universitetet i Wien har udviklet en ny metode, som selv et enkelt eksperimentelt løb er tilstrækkeligt til at bevise tilstedeværelsen af ​​sammenfiltring. Deres resultater offentliggøres i online open access journal npj Quantum Information .

Det ultimative mål for kvanteinformationsvidenskab er at udvikle kvantecomputere, fuldt ud styrede enheder, der gør brug af kvantetilstande for subatomære partikler til at gemme information. Som med alle kvanteteknologier, kvanteberegning er baseret på et særegent træk ved kvantemekanik kendt som kvanteindvikling. De grundlæggende enheder for kvanteinformation, qubits, behov for at korrelere på denne særlige måde, for at kvantecomputeren kan nå sit fulde potentiale.

En af de største udfordringer er at sikre, at en fuldt funktionel kvantecomputer fungerer som forventet. I særdeleshed, forskere skal vise, at det store antal qubits er pålideligt viklet ind. Konventionelle metoder kræver et stort antal gentagne målinger på qubits for pålidelig verifikation. Jo oftere en måling gentages, jo mere bestemte forskere kan handle om tilstedeværelsen af ​​sammenfiltring. Derfor, benchmarking -sammenfiltring i store kvantesystemer kræver mange ressourcer og tid, hvilket er praktisk talt svært eller simpelthen umuligt. Kan vi bevise sammenfiltring med kun et lavt antal måleforsøg?

I den aktuelle undersøgelse, forskerne har udviklet en ny verifikationsmetode, der kræver betydeligt færre ressourcer, og i mange tilfælde selv kun en enkelt måling for at bevise storstilet sammenfiltring med en høj tillid. Aleksandra Dimić fra universitetet i Beograd foreslår denne analogi:"Overvej en maskine, der samtidig kaster 10 mønter. Vi fremstillede maskinen, så den skulle producere korrelerede mønter. Vi vil nu validere, om maskinen producerer det forventede resultat. Forestil dig en enkelt prøve afslører alle mønter, der lander på haler. Dette er en klar signatur af korrelationer, da 10 uafhængige mønter har 0,01 procent chance for at lande på samme side samtidigt. Fra en sådan begivenhed, vi bekræfter tilstedeværelsen af ​​korrelationer med mere end 99,9 procent tillid. Denne situation ligner meget kvantekorrelationer fanget af sammenfiltring. "

Borivoje Dakić siger, "I modsætning til klassiske mønter, qubits kan måles i mange, mange forskellige måder. Måleresultatet er stadig en række nuller og én, men dens struktur afhænger i høj grad af, hvordan vi vælger at måle individuelle qubits. Vi indså, at hvis vi vælger disse målinger på en ejendommelig måde, sammenfiltring efterlader unikke fingeraftryk i det målte mønster. "

Metoden lover en dramatisk reduktion i tid og ressourcer, der er nødvendige for pålideligt benchmark for fremtidige kvanteenheder.