
Нидерландские и китайские физики разработали тест для проверки того, действительно ли большая квантовая система соответствует принципам квантовой механики, или лишь имитирует их.
В основу того, что они назвали «квантовым детектором лжи», разработчики положили тест Белла, который позволяет определить, действительно ли система, например, квантовый компьютер, использует квантовые эффекты, или же только имитирует их.
По мере развития квантовых технологий возрастает потребность в более точных методах подтверждения истинного квантового поведения. Исследователи изучили корреляции Белла в системах, содержащих до 73 кубитов.
В группу исследователей вошли физики-теоретики Джорди Тура, Патрик Эмонтс и Мэньяо Ху из Лейденского университета, а также сотрудники из Университета Цинхуа в Пекине и физики-экспериментаторы из Чжэцзянского университета в Ханчжоу. Вместо того, чтобы пытаться напрямую измерять сложные корреляции Белла, они сосредоточились на задаче, с которой квантовые устройства уже успешно справляются: минимизации энергии.
Их подход оказался успешным. Используя 73 кубита на сверхпроводящем квантовом процессоре, исследователям удалось создать уникальное квантовое состояние и зарегистрировать уровни энергии, значительно ниже тех, которых способна достичь любая классическая система. Результаты оказались на удивление четкими, с разницей в 48 стандартных отклонений, что практически исключает вероятность случайностей.

Исследователи продолжили сертифицировать редкий и более сложный тип нелокальности, известный как настоящие многочастичные корреляции Белла. В этом типе квантовой корреляции должны быть задействованы все имеющиеся в системе кубиты, что значительно усложняет генерацию и верификацию самой системы. Исследователям удалось подготовить целый ряд низкоэнергетических состояний, которые прошли этот тест вплоть до 24 кубитов, эффективно подтвердив эти особые корреляции.
Результаты продемонстрировали, что квантовые компьютеры начинают лучше демонстрировать истинное квантовое поведение. Это исследование доказывает возможность подтверждения глубокого квантового поведения в больших и сложных системах — чего ранее не удавалось сделать в таких масштабах. Это важный шаг к тому, чтобы квантовые компьютеры стали по-настоящему квантовыми. Понимание и контроль корреляций Белла могут улучшить квантовую коммуникацию, сделать криптографию более безопасной и помочь в разработке новых квантовых алгоритмов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review
Источник: SciTechDaily
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: