Hvordan kan du se, om en kvantehukommelse virkelig er kvante?

Kvanteminder er enheder, der kan gemme kvanteinformation til et senere tidspunkt, som normalt implementeres ved at lagre og genudsende fotoner med visse kvantetilstande. Men ofte er det svært at sige, om en hukommelse gemmer kvante eller blot klassisk information. I et nyt papir, fysikere har udviklet en ny test for at verificere kvantememorernes kvantekarakter.

Forskerne, Denis Rosset, Francesco Buscemi, og Yeong-Cherng Liang, har udgivet et papir om kvantehukommelsestesten i en nylig udgave af Fysisk gennemgang X .

"Kvanteminder er uundværlige komponenter i fjerntliggende kvantekommunikationsnetværk og muligvis endda i en kvantecomputer i fuld skala, "Liang, fysiker ved National Cheng Kung University i Taiwan, fortalt Phys.org . "For at disse komponenter tjener deres formål, det er vigtigt, at de kan bevare, i det mindste, kvanteindviklingen mellem visse input til hukommelsen og uanset andre dele, der ikke kom ind i hukommelsen. Vores arbejde finder den rette balance ved at certificere enhver enhed, der besidder denne evne, samtidig med at de gør minimale antagelser. "

Som forskerne forklarer, kvanteindviklingen mellem systemet, der er lagret i hukommelsen, og eventuelle fjernsystemer, der ikke er i hukommelsen, skal opretholdes i hele lagringstiden. Hvis denne sammenfiltring til enhver tid brydes, så fungerer enheden ikke længere som en kvantehukommelse, men snarere som en "sammenfiltringsbrydende kanal" og kan som følge heraf kun overføre klassisk information.

Selvom der i øjeblikket er tests, der kan verificere kvantehukommelsens kvantetype, disse tests har visse begrænsninger. For en, de kræver, at eksperimentatoren stoler på, at måle- og tilstandsforberedelsesenhederne, der bruges af kvantehukommelsen, er nøjagtige. Af denne grund, disse tests kaldes enhedsafhængige protokoller. Imidlertid, en test, der ikke går ud fra antagelser, kan ikke være "trofast, "hvilket betyder, at det kan overse nogle ægte kvantehukommelser. Dette er fordi disse metoder tester for krænkelse af en Bell -ulighed som verifikation af sammenfiltring, hvilket er tilstrækkeligt, men ikke nødvendigt, da nogle virkelig kvantekanaler ikke overtræder Bell -uligheder og derfor ikke ville bestå denne test.

Selvom det ville være ideelt at designe en test, der er fuldstændig uafhængig af enheder, forskerne forklarer, at det ikke er muligt at teste en enkelt hukommelse på denne måde, selv i princippet, på grund af behovet for at teste kvantehukommelsen på to forskellige tidspunkter. Imidlertid, deres nye test er uafhængig af måleenheder hvilket betyder, at det stadig kræver, at tilstandsforberedelsesenheden er tillid til, men der skal ikke tages antagelser vedrørende måleenheden. Den nye test er også trofast, hvilket betyder, at den korrekt kan identificere alle kvantehukommelser, der fungerer som ikke-sammenfiltrende bryde kvantekanaler.

Den nye test bruger en semiquantum -ramme, der minder meget om den, der blev brugt i nogle test af sammenfiltring i kvantetilstande, hvor sammenfiltringen refererer til korrelationer i rummet, i modsætning til den tidslignende sammenfiltring i kvantehukommelser. Konventionelle protokoller til test for rumlignende korrelationer bruger ofte to tegn, Alice som afsender og Bob som modtager af kvantetilstande. Men da kvantehukommelser involverer tidslignende korrelationer, protokollen behøver kun et enkelt tegn, som forskerne kalder Abby, at fungere som både afsender og modtager på forskellige tidspunkter. I testen foreslået i den nye undersøgelse, ved at sammenligne de relative frekvenser af de signaler, Abby sender og modtager, det er muligt at estimere den tidslignende sammenfiltring og derfor bekræfte, at en kvantehukommelse kan lagre kvanteinformation.

Forskerne viste, at den nye test er robust mod støj og tab, og de forventer, at det skal være muligt at eksperimentelt udføre testen med den nuværende teknologi. Testen ville derefter give et meget nyttigt værktøj til den fremtidige udvikling af kvantehukommelser.

"I udviklingen af ​​nye kvanteteknologier, det er afgørende, at der findes en pålidelig måde at benchmarke de relevante komponenter og sikre, at de fungerer som forventet, "Liang sagde." Vores resultater giver en måde at certificere en af ​​de vigtigste egenskaber ved disse komponenter, samtidig med at vi sørger for, at vi ikke laver flere antagelser end nødvendigt. Med disse tests, vi håber, at det forenkler kvalitetskontrolprocedurerne for kvanteenheder, mens det ikke falder i fælden med at tage uberettigede antagelser. "

© 2018 Phys.org