Artykuł z wynikami eksperymentu został opublikowany w dzienniku PRX Quantum. Tomografia kwantowa nazywana jest procedurą, która pozwala naukowcom wyodrębnić opis stanu kwantowego z danych eksperymentalnych. Idealnie, tomografia powinna zapewnić najbardziej kompletny opis określony przez matrycę gęstości. Jednak ze wzrostem liczby kostek w systemie liczba wymaganych pomiarów rośnie wykładniczo, co powoduje pomiary niemożliwe.
Aby rozwiązać ten problem w 2017 r., Zaproponowano alternatywne podejście o nazwie "Tomografia cienia". Pozwala wyodrębnić wiele (choć nie wszystkie) cech stanu ograniczonej liczby pomiarów, unikając w ten sposób tak zwanej "przekleństwa wymiaru" (więcej z uzasadnieniem metody tomografii cienia, na przykład w Praca w Scott Aaronson (Scott Aaronson) Shadow Tomografia stanów kwantowych).
W ubiegłym roku Xin-Yuan Huang (Hsin-Yuan Huang), Richard Kueng (Richard Kueng) i John Preskill (John Preskill) zaproponował nową metodę, która znacznie uprościła wdrażanie niezbędnych pomiarów i udostępnione tomografii cienia z eksperymentalnego punktu Widok (H. -y. Huang, R. Kueng i J. Preskill, przewidując wiele właściwości systemu kwantowego z bardzo niewielu pomiarów). Była to metoda, która była eksperymentalnie realizowana przez fizycy z CCT MSU.
W przypadku eksperymentu wybrano system kwantowy optyczny. Naukowcy CCC opracowali metodę kodowania systemu sześcianu w postaci przestrzennej wiązki światła i symulowała protokół pomiaru niezbędny do przewidywania różnych właściwości stanu kwantowego przy użyciu klasycznych cieni ("klasyczny cień" zwany rzeczywistym opisem stan kwantowy przy użyciu bardzo małej liczby pomiarów tego stanu).
Eksperymentalna weryfikacja protokołu w rzeczywistych warunkach niedoskonałego pomiarów i błędów instrumentalnych wykazało, że ocena uzyskana z klasycznego cienia jest niewiarygodna i zapewnia właściwe oczekiwania matematyczne, nawet gdy liczba pomiarów używanych do oceny jest znacznie mniejsza niż wymagana do pełnej reonstrukcji Stan. W ten sposób protokół może być używany do obsługi prawdziwych danych eksperymentalnych.
"Demonstracja metody użyteczności eksperymentalnej tomografii Shadhey jest ważnym krokiem w kierunku jego szerokiego uznania przez Wspólnotę jako ważny sposób", mówi jeden z autorów artykułu, szefem obliczeń kwantowych centrum technologii kwantowych Moskwa Państwowa Uniwersytet Stanislav Huraslav.
- Główna idea jest prosta i elegancka, nie wymaga żadnych złożonych przetwarzania danych, więc uważamy tę technikę ważnym dodatkiem do zestawu narzędzi stosowanych w eksperymentach w dziedzinie technologii kwantowych. Staje się szczególnie ważne wraz z pojawieniem się systemów wielodrunowych systemów kwantowych, które z reguły są stale skomplikowane. "
Jednakże, gdy naukowcy zauważają, tomografia cienia jest z natury ograniczona metodą, ponieważ ocenia samego stanu, ale tylko niektóre z jego właściwości. W przypadku systemu o dużej wymiarach podejście może być metodą wyboru dla eksperymentatora zainteresowanego oszacowaniem określonego zestawu właściwości państwowych. Ale jeśli wymagane jest więcej informacji na temat stanu systemu, na przykład, aby zrozumieć źródła wywiady w systemie, inne metody są lepsze odpowiednie, jeżeli nadal są wykonalne z punktu widzenia wymaganej ilości pomiarów.
Przypomnijmy, że w centrum technologii kwantowych Uniwersytetu Państwowego Moskwy, prace prowadzi się na tworzeniu wielu obwodu symulatora kwantowego opartego na dwóch platformach - pojedynczych atomach zimnych w pułapkach optycznych i pojedynczym fotonach w liniowych sieciach optycznych. Z ciągłym wzrostem liczby stosowanych sześcianów, problem testowania rejestrów kwantowych jest szczególnie ostry. Pomysły tomografii cienia mogą stanowić podstawę nowych, mniej kosztownych metod testowania i wyszukiwania błędów oraz znaleźć zastosowaną aplikację podczas opracowywania nowych pokoleń procesorów kwantowych.
Źródło: Naked Science