Artikel dengan hasil percobaan diterbitkan dalam jurnal PRX Quantum. Tomografi kuantum disebut prosedur yang memungkinkan para ilmuwan mengekstraksi deskripsi keadaan kuantum dari data eksperimen. Idealnya, tomografi harus memberikan deskripsi paling lengkap seperti yang ditentukan oleh matriks densitas. Namun, dengan peningkatan jumlah kubus dalam sistem, jumlah pengukuran yang diperlukan tumbuh secara eksponensial, yang membuat pengukuran tidak mungkin.
Untuk mengatasi masalah ini pada tahun 2017, pendekatan alternatif diusulkan disebut "bayangan tomografi". Ini memungkinkan Anda untuk mengekstrak banyak (meskipun tidak semua) fitur keadaan sejumlah pengukuran terbatas, sehingga menghindari apa yang disebut "kutukan dimensi" (lebih banyak dengan pembenaran metode bayangan tomography, misalnya, dalam Karya Scott Aaronson (Scott Aaronson) bayangan tomografi negara kuantum).
Tahun lalu, Xin-Yuan Huang (Hsin-Yuan Huang), Richard Kueng (Richard Kueng) dan John Preskill (John Preskill) menawarkan metode baru yang secara signifikan menyederhanakan implementasi pengukuran yang diperlukan dan membuat tomografi bayangan tersedia dari titik eksperimental dari Lihat (H. -Y. Huang, R. Kueng, dan J. Preskill, memprediksi banyak sifat sistem kuantum dari sangat sedikit pengukuran). Metode ini yang secara eksperimental diimplementasikan oleh fisikawan dari CCT MSU.
Untuk percobaan, sistem kuantum-optik dipilih. Para ilmuwan CCC telah mengembangkan metode untuk mengkodekan sistem kubus ke dalam bentuk spasial balok cahaya dan mensimulasikan protokol pengukuran yang diperlukan untuk prediksi berbagai sifat kuantum menggunakan bayangan klasik ("bayangan klasik" yang disebut deskripsi sebenarnya Negara kuantum menggunakan sejumlah kecil pengukuran keadaan ini).
Verifikasi eksperimental dari protokol dalam kondisi nyata pengukuran tidak sempurna dan kesalahan instrumental menunjukkan bahwa penilaian yang diperoleh dari bayangan klasik tidak dapat dipercaya dan memberikan harapan matematika yang tepat bahkan ketika jumlah pengukuran yang digunakan untuk dievaluasi secara signifikan kurang dari yang diperlukan untuk rekonstruksi lengkap untuk rekonstruksi lengkap negara. Dengan demikian, protokol sebenarnya dapat digunakan untuk menangani data eksperimental nyata.
"Demonstrasi metode utilitas eksperimental dari tomografi Shadhey adalah langkah penting menuju pengakuannya yang luas oleh masyarakat sebagai cara yang penting," kata salah satu penulis artikel itu, kepala komputasi kuantum dari pusat teknologi kuantum dari Universitas Negeri Moskow Stanislav Huraslav.
- Gagasan utamanya sederhana dan elegan, itu tidak memerlukan pemrosesan data yang kompleks, jadi kami menganggap teknik ini merupakan tambahan penting untuk toolkit yang digunakan dalam percobaan di bidang teknologi kuantum. Ini menjadi sangat penting dengan munculnya sistem kuantum multi-sirkuit, yang, sebagai aturan, terus-menerus rumit. "
Namun, sebagaimana dicatat para ilmuwan, tomografi bayangan secara inheren merupakan metode yang terbatas, karena mengevaluasi bukan negara itu sendiri, tetapi hanya beberapa sifatnya. Dalam hal sistem dimensi tinggi, pendekatan ini dapat menjadi metode pemilihan untuk eksperimen yang tertarik untuk memperkirakan serangkaian properti negara tertentu. Tetapi jika lebih banyak informasi tentang keadaan sistem diperlukan, misalnya, untuk memahami sumber-sumber dekolensi dalam sistem, metode lain lebih cocok jika mereka masih layak dari sudut pandang jumlah pengukuran yang diperlukan.
Ingatlah bahwa di pusat teknologi kuantum Universitas Negeri Moskow, pekerjaan dilakukan pada penciptaan simulator kuantum multi-sirkuit berdasarkan dua platform - atom pilek tunggal dalam perangkap optik dan foton tunggal dalam jaringan optik linear. Dengan peningkatan konstan dalam jumlah kubus yang digunakan, masalah pengujian register kuantum sangat akut. Ide-ide tomografi bayangan dapat membentuk dasar untuk metode pengujian baru, kurang mahal dan mencari kesalahan, dan menemukan aplikasi yang diterapkan ketika mengembangkan generasi baru prosesor kuantum.
Sumber: Ilmu telanjang