Еще один шаг к надежным квантовым вычислениям

Команда физиков представляет новую методику обнаружения запутывания даже в крупномасштабных квантовых системах с беспрецедентной эффективностью. Это приближает ученых на один шаг к внедрению надежных квантовых вычислений. Новые результаты имеют непосредственное отношение к будущим поколениям квантовых устройств.

Квантовые вычисления привлекают внимание многих ученых из-за их способности превзойти возможности стандартных компьютеров для выполнения определенных задач. Для реализации квантового компьютера одной из наиболее важных особенностей является квантовая запутанность. Это описывает эффект, в котором несколько квантовых частиц взаимосвязаны сложным образом. Если одна из запутанных частиц находится под влиянием внешнего измерения, состояние другой запутанной частицы также изменяется, независимо от того, насколько далеко они могут находиться друг от друга.

Многие ученые разрабатывают новые методы для проверки наличия этой существенной квантовой функции в квантовых системах. Эффективные методы были проверены для систем, содержащих только несколько кубитов, базовых единиц квантовой информации. Тем не мение, физическая реализация квантового компьютера будет включать гораздо большие квантовые системы. Тем не менее, с помощью традиционных методов проверка запутанности в больших системах становится сложной и трудоемкой, поскольку требуется многократные экспериментальные прогоны.

Основываясь на недавней теоретической схеме, команда физиков-экспериментаторов и теоретиков из Венского университета и ÖAW во главе с Филиппом Вальтером и Боривой Даки? Вместе с коллегами из Белградского университета успешно продемонстрировали, что проверка запутанности может быть предпринята в Удивительно эффективным способом и в очень короткие сроки, что делает эту задачу применимой и к крупномасштабным квантовым системам. Чтобы проверить свой новый метод, они экспериментально создали квантовую систему, состоящую из шести запутанных фотонов. Результаты показывают, что только несколько экспериментальных прогонов достаточно для подтверждения наличия запутывания с чрезвычайно высокой достоверностью, до 99,99%.

Проверенный метод может быть понят довольно простым способом. После того, как квантовая система была создана в лаборатории, ученые тщательно выбирают конкретные квантовые измерения, которые затем применяются к системе. Результаты этих измерений приводят либо к подтверждению, либо к отрицанию наличия запутанности. Это как-то похоже на то, чтобы задавать определенные вопросы « да-нет» квантовой системе и записывать данные ответы. Чем больше дается положительных ответов, тем выше вероятность того, что система проявляет запутанность, — говорит Валерия Саджо, первый автор публикации. в физике природы. Удивительно, но количество необходимых вопросов и ответов крайне мало. Новая методика оказывается на несколько порядков более эффективной по сравнению с обычными методами.

Более того, в некоторых случаях количество необходимых вопросов даже не зависит от размера системы, что подтверждает мощь нового метода для будущих квантовых экспериментов.

Хотя физическая реализация квантового компьютера все еще сталкивается с различными проблемами, новые достижения, такие как эффективная проверка запутанности, могут продвинуть поле вперед на шаг, способствуя прогрессу квантовых технологий.