Korrelationsfunktioner används ofta för att kvantifiera sambandet mellan inbördes beroende variabler eller datamängder. Några år sedan, två forskare föreslog ett egenskapstestningsproblem med Forrelation för att studera frågekomplexiteten hos kvantanordningar. Nu, forskare har insett en experimentell studie av Forrelation i en 3-qubit kärnmagnetisk resonans kvantinformationsprocessor.

Den nya studien publicerades i Science Bulletin . Fyra forskare från Tsinghua University, Li Hang, Gao Xun, Xin Tao och Long Guilu, samarbetade med en forskare från Southern University of Science and Technology, Yung Man-Hong. I studien, de löste två- och trefaldiga problem med relation till kärnspinn och kontrollerade centrifugeringen till ett tröskelvärde med hjälp av en uppsättning optimerade GRAPE-pulssekvenser.

Det är allmänt troligt att kvantdatorer har en fördel framför klassiska datorer i många beräkningsproblem. I black-box-modellen, många kvantalgoritmer uppvisar kvanthastigheter. Detta väcker en fråga:Inom black-box-modellen, hur stor är en kvanthastighet möjlig? Specifikt, i fråga om komplexitet, kan vi hitta den största skillnaden mellan klassisk och kvantfrågekomplexitet?

Två år sedan, Aaronson och Ambainis introducerade ett nytt problem med fastighetstestning som heter Forrelation, som avgör om en boolsk funktion är starkt korrelerad med Fouriertransformen av en annan booleskt funktion. Och de visade att det gav den största quantum black-box speedup som ännu är känd.

Professor Long Guilu och hans medarbetare utformade en kvantkrets för implementering av flerfaldiga Forrelations. De insåg det tvåfaldiga och tredubbla fallet av Forrelations på en kärnmagnetisk resonansspektrometer genom att mäta värdet av Forrelation för att avgöra om det var större än 3/5 eller det absoluta värdet var mindre än 1/100. Detta är den första experimentella insikten om Forrelation -problemet som rapporterats i litteraturen. Deras resultat visas i figur 1.

Professor Long Guilu, som ledde experimentet, säger, "En av svårigheterna är att uppnå en hög trovärdighet för de slutliga tillstånden, eftersom värdet av Forrelation är mycket känsligt för mätningen. För att kontrollera felet inom ett tröskelvärde, vi använde en optimerad teknik för gradient uppstigningspuls istället för en sammansatt pulssekvens av hårda pulser och J-kopplingsutvecklingar. "

Professor Yung Man-Hong påpekar den framtida utvecklingen av deras arbete:"Alla kvantalgoritmer är implementerade på en tre-qubit kvantinformationsprocessor, som kanske inte visar kvantberäkningens kraft över klassisk beräkning på grund av de nuvarande experimentella teknikerna. Dock, detta prototypförsök indikerar att vi kan få kvantöverlägsenhet i relativt enkla kvantanordningar inom en snar framtid. "