Tento článek s výsledky experimentu byl publikován v časopisu PRX QUANITU. Kvantová tomografie se nazývá postup, který vědcům umožňuje extrahovat kvantový stav stavu z experimentálních dat. V ideálním případě by tomografie měla poskytnout nejúplnější popis, jak je stanoveno matice hustoty. Nicméně, se zvýšením počtu kostek v systému, počet požadovaných měření roste exponenciálně, což činí měření nemožné.
Pro vyřešení tohoto problému v roce 2017 byl navržen alternativní přístup nazvaný "Shadow tomografie". To vám umožní extrahovat mnoho (i když ne všechny) funkce stavu omezeného počtu měření, čímž se zabrání tzv. "Prokletí dimenze" (více s odůvodněním metody stínové tomografie, například v Práce Scott Aaronson (Scott Aaronson) Shadow Tomografie kvantových stavů).
V loňském roce, Xin-Yuan Huang (Hsin-Yuan Huang), Richard Kueng (Richard Kueng) a John Preskill (John Preskill) nabídl novou metodu, která významně zjednodušila realizaci nezbytných měření a vyrobila stínová tomografie dostupná z experimentálního bodu Zobrazit (H. -Y. Huang, R. Kueng a J. Preskill, předpovídá mnoho vlastností kvantového systému z velmi málo měření). Byla to tato metoda, která byla experimentálně realizována fyzikem z CCT MSU.
Pro experiment byl vybrán kvantový optický systém. Vědci CCC vyvinuly způsob pro kódování systému krychle do prostorové formy světelného paprsku a simulovat měřicí protokol potřebný pro predikci různých vlastností kvantového stavu pomocí klasických stínů ("klasický stín" nazvaný skutečný popis Kvantový stav pomocí velmi malého počtu měření tohoto stavu).
Experimentální ověření protokolu v reálných podmínkách nedokonalých měření a instrumentálních chyb ukázalo, že hodnocení získané z klasického stínu je neuvěřitelné a poskytuje správné matematické očekávání, i když počet měření používaných k vyhodnocení je výrazně nižší, než je požadováno pro úplnou rekonstrukci stát. Proto může být protokol skutečně použit pro zpracování reálných experimentálních dat.
"Demonstrace metody experimentální užitkové metody Shadhey tomografie je důležitým krokem k jeho širokému uznání Společenství jako důležitý způsob," říká jeden z autorů článku, vedoucí kvantové výpočty středu kvantových technologií Moskevská státní univerzita Stanislav Huraslav.
- Hlavní myšlenkou je jednoduchá a elegantní, nevyžaduje žádné komplexní zpracování dat, takže tuto techniku považujeme za důležitý doplnění sady nástrojů používaných v experimentech v oblasti kvantových technologií. To se stává obzvláště důležitým s příchodem multi-obvodových kvantových systémů, které jsou zpravidla neustále složité. "
Nicméně, jak vědci vědomí, stínová tomografie je inherentně metoda omezená, protože hodnotí ne samotný stav, ale pouze některé z jeho vlastností. V případě vysoce rozměrového systému může být tento přístup metodou výběru pro experimentátor, který má zájem o odhad specifické sady státních vlastností. Pokud je však nutné více informací o stavu systému, například k pochopení zdrojů dekonování v systému, jiné metody jsou vhodné, pokud jsou stále proveditelné z hlediska požadovaného množství měření.
Připomeňme, že ve středu kvantových technologií Moskevské státní univerzity, práce se provádí na vytvoření více-obvodového kvantového simulátoru na základě dvou platforem - jednorázové atomy za studena v optických pasti a jednotlivých fotonech v lineárních optických sítích. S konstantním zvýšením počtu použitých kostek je problém testování kvantových registrů zvláště akutní. Myšlenky stínové tomografie mohou tvořit základ pro nové, méně nákladné metody testování a hledání chyb a najít aplikovanou aplikaci při vývoji nových generací kvantových procesorů.
Zdroj: Nahá věda