我国实现首次量子互文性无漏洞测试，可验证量子计算机真伪
日期：2022-02-16 14:46:03 / 人气：154
近日，我国清华大学金奇奂(Kihwan Kim)教授团队初次成功演示量子互文性无破绽测试，开辟了证明量子零碎真假的途径。由清华大学物理系金奇奂教授指导的离子阱量子计算课题组、北京量子信息迷信研讨院的王鹏飞、北方科技大学张君华结合西班牙塞维利亚大学等研讨人员，在基于混合离子阱零碎下初次演示了量子互文性无破绽测试。研讨效果于近日宣布在《迷信停顿》(Science Advances)上。图片来自《迷信停顿》(Science Advances)据理解，量子互文性是指在单个大于两维的量子零碎中，两个相继发作的量子测量，后一个测量后果会遭到前者的影响。量子互文性是量子体系和经典体系之间的实质区别。在经典物理学中，以不同的顺序或工夫点，测量同一集体系的同一观测量时，后果总是相反的。因而，人们自然地以为这些观测值早就存在，并且在测量后仍然存在。但该假定在量子力学中并不成立。量子零碎中的一对测量也可以发生互不搅扰的测量后果并且在反复测量时发生相反的后果，但即便在这种状况下，它们测量后果的相关性也不能用事后存在内在值的假定来解释。这一景象由科亨(Kochen)、 施佩克尔(Specker)和贝尔(Bell)在1960年提出，由此发生量子力学中量子互文性的Bell-Kochen-Specker定理。该性质如今被证明是量子计算机功能逾越经典计算机的内在缘由。但如何在封闭一切“破绽”状况下，经过实验测试量子互文性不断是极具应战的成绩。只需实验上存在破绽，就可以随便推翻实验后果。量子互文性测试和Bell测试很相似，但前者并不需求类空距离这一条件。虽然一些Bell测试实验已在没有严重破绽的状况下被证明，但包括量子计算机在内的很多量子零碎难以包容类空距离关系的子部件。在这种状况下，人们该如何晓得零碎是在量子形态下运转的并受量子力学原理的控制呢?量子互文性测试可以提供一个处理方案。在光子、中子、离子、分子核自旋、超导零碎的体系中，迷信家曾经察看到量子互文性不等式的违犯，但都无法封闭一切破绽。清华大学研发的离子阱量子计算零碎，图片来自金奇奂课题组金奇奂教授的课题组提出一种应用复合零碎停止无破绽量子互文性测试的实验办法。实验中运用两种不同离子停止实验来保证它们彼此互不搅扰，并经过对两种离子辨别停止反复测量来保证理想观测条件，并且实验中没有脱漏任何测量后果。最初的实验后果完成了对量子互文性不等式15个规范差的违犯。量子互文性的实验验证次要触及两种破绽，探测性破绽和理想观测破绽，其中理想观测破绽可分爲尖利性破绽和兼容性破绽。该研讨采用的混合双离子零碎用荧光探测技术探测量子比特形态，该零碎允许研讨人员对每个离子停止延续的、可反复的、高效率的单次荧光测量，因而完成了100%的探测效率（即实验中一切实验都没有脱漏任何后果）和高达98%的探测保真度，封闭了探测性破绽和尖利性破绽。混合双离子零碎包括囚禁在保罗阱中的一个Ba离子和一个Yb离子。量子互文性不等式的每对观测量辨别对应一对不同的离子，并且两个离子具有完全不同的操作激光、探测激光以及探测安装，从而封闭了兼容性破绽，加强了兼容性。实验后果清楚地显示了量子互文性不等式的违犯，并开辟了证明量子零碎的途径。混合离子阱实验零碎表示图，图片来自论文该研讨效果除了关于根底研讨意义严重外，还可以普遍地使用在量子信息的其它范畴。比方很多量子体系由于尺寸不能完成类空距离而无法停止Bell测试，但可以经过量子互文性无破绽测试来验证量子零碎的真假。比方检测 “量子计算机”是不是真正的量子计算机，还可用于自验证的量子随机数发作器、盲量子计算等。该论文通讯作者爲清华大学的金奇奂教授和西班牙塞维利亚大学Adán Cabello教授。共同第一作者是清华大学博士毕业生王鹏飞和张君华，目前辨别是北京量子信息迷信研讨院和北方科技大学的助理研讨员。其他作者有清华大学的栾春阳、乔木、严马可、汪野、谢天和北京量子院助理研讨员张静宁。作者：百事注册登录代理官网
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