Forskere udvikler ny metode til at sætte kvantekorrelationer på prøve

Fysikere fra Swansea University er en del af et internationalt forskningssamarbejde, som har identificeret en ny teknik til at teste kvaliteten af ​​kvantekorrelationer.

Kvantecomputere kører deres algoritmer på store kvantesystemer af mange dele, kaldet qubits, ved at skabe kvantekorrelationer på tværs af dem alle. Det er vigtigt at verificere, at de faktiske beregningsprocedurer fører til kvantekorrelationer af ønsket kvalitet.

Imidlertid, at udføre disse kontroller er ressourcekrævende, da antallet af nødvendige test vokser eksponentielt med antallet af involverede qubits.

Forskere fra College of Science, arbejde med kolleger fra Spanien og Tyskland, har nu foreslået en ny teknik, der hjælper med at overvinde dette problem ved at reducere antallet af målinger markant og samtidig øge modstandsdygtigheden over for støj.

Deres metode tilbyder en løsning på problemet med certificering af korrelationer i store systemer og er forklaret i et nyt papir, som netop er blevet offentliggjort i PRX Quantum, et prestigefyldt tidsskrift fra American Physical Society.

Forskningsstipendiat Dr. Farid Shahandeh, den ledende videnskabsmand i denne forskning, sagde:"For at opnå dette kombinerer vi to processer. For det første, overvej en juicer – den udvinder essensen af ​​frugten ved at presse den ind i et lille rum. Tilsvarende i mange tilfælde kan kvantekorrelationer i store systemer også være koncentreret i mindre dele af systemet. 'Klemningen' udføres ved målinger på resten af ​​systemet kaldet lokaliseringsprocessen.

"Antag, at juiceren direkte omdanner frugten til juicekasser uden nogen etiketter. Vi ved ikke, hvad der er indeni - det kunne være æblejuice, Appelsinjuice, eller bare vand. En måde at fortælle det på ville være at åbne æsken og smage den. Kvantesammenligningen af ​​dette er at måle en passende størrelse, der fortæller os, om der eksisterer kvantekorrelationer i et system eller ej.

"Denne proces kaldes vidne, og vi kalder kombinationen af ​​de to tilgange for betinget vidne."

I deres forskning beviser fysikerne, at deres metode er effektiv og generisk tolererer højere niveauer af støj i eksperimenter. De har også sammenlignet deres tilgang med tidligere teknikker i en klasse af kvanteprocessorer, der bruger ioner til at demonstrere dens effektivitet.

Dr. Shahandeh, modtageren af ​​en Royal Commission for Exhibition of 1851 Research Fellowship, tilføjet:"Dette er af afgørende betydning i den nuværende teknologi, hvor tilføjelsen af ​​hver qubit uundgåeligt forstærker kompleksiteten af ​​kvantetilstande og eksperimentelle ufuldkommenheder."