Članak s rezultatima eksperimenta objavljen je u časopisu PRX Quantum. Quantum Tomografija naziva se postupak koji omogućuje znanstvenicima da izvuku opis kvantnog stanja iz eksperimentalnih podataka. U idealnom slučaju, tomografija bi trebala pružiti najpotpuniji opis kako je određeno matricom gustoće. Međutim, s povećanjem broja kocki u sustavu, broj potrebnih mjerenja raste eksponencijalno, što čini mjerenja nemogućim.
Da bi se taj problem riješio u 2017. godini predložen alternativni pristup pod nazivom "Shadow Tomografija". To vam omogućuje da izvučete mnoge (iako ne sve) značajke države ograničenog broja mjerenja, izbjegavajući takozvanu "prokletstvo dimenzije" (više s opravdanjem metode sjene tomografije, na primjer, u Rad Scott Aaronsona (Scott Aaronson) Shadow Tomografija kvantnih stanja).
Prošle godine, Xin-Yuan Huang (Hsin-Yuan Huang), Richard Kueng (Richard Kueng) i John Preskill (John Preskill) ponudio je novu metodu koja je značajno pojednostavila provedbu potrebnih mjerenja i napravio je sjena tomografiju dostupnu iz eksperimentalne točke Pogled (H.-Y. Huang, R. Kueng i J. PresKilll, predviđajući mnoga svojstva kvantnog sustava od vrlo malo mjerenja). Upravo je ta metoda eksperimentalno provedena od strane fizičara iz MSU-a.
Za eksperiment odabran je kvantni optički sustav. CCC znanstvenici su razvili način kodiranja kockaste sustava u prostorni oblik svjetlosti i simulirali mjerni protokol koji je potreban za predviđanje različitih svojstava kvantnog stanja pomoću klasičnih sjena ("klasična sjena" koja se naziva stvarni opis kvantno stanje koristeći vrlo mali broj mjerenja ovog stanja).
Eksperimentalna provjera protokola u stvarnim uvjetima nesavršenih mjerenja i instrumentalnih pogrešaka pokazala je da je procjena dobivenu iz klasične sjene nevjerojatna i daje pravu matematička očekivanja, čak i kada je broj mjerenja koji se koriste za procjenu znatno manje nego što je potrebno za potpunu rekonstrukciju država. Dakle, protokol se zapravo može koristiti za obradu stvarnih eksperimentalnih podataka.
"Demonstracija eksperimentalnog korisnosti metode sjenčane tomografije važan je korak prema širokom prepoznavanju od strane zajednice kao važan način", kaže jedan od autora članka, voditelj kvantnog računalstva središta kvantnih tehnologija od Moskovsko državno sveučilište Stanislav HURASLAV.
- Glavna ideja je jednostavna i elegantna, ne zahtijeva nikakvu složenu obradu podataka, tako da ovu tehniku smatramo važnim dodatkom alata koji se koristi u eksperimentima u području kvantnih tehnologija. To postaje posebno važno s dolaskom višestrukih kvantnih sustava, koji su, u pravilu, stalno komplicirani. "
Međutim, kako znanstvenici bilježe, sjena tomografija je inherentno metoda ograničena, jer ne procjenjuje samo samu državu, već samo neka od svojih svojstava. U slučaju sustava visokog dimenzija, ovaj pristup može biti način odabira eksperimentatora koji je zainteresiran za procjenu određenog skupa državnih nekretnina. No, ako je potrebno više informacija o stanju sustava, na primjer, razumjeti izvore dekoherencije u sustavu, druge metode su bolje prikladne ako su još uvijek izvedive sa stajališta potrebne količine mjerenja.
Podsjetimo da je u središtu kvantnih tehnologija Moskovskog državnog sveučilišta, rad se provodi na stvaranju višestruki kvantni simulator na temelju dvije platforme - jedan hladni atomi u optičkim zamkama i pojedinačnim fotonima u linearnim optičkim mrežama. Uz stalno povećanje broja kockica, problem testiranja kvantnih registara je posebno akutan. Ideje sjene tomografije mogu formirati osnovu za nove, manje skupe metode testiranja i tražiti pogreške, te pronaći primijenjenu aplikaciju pri razvoju novih generacija kvantnih procesora.
Izvor: Gola znanost