Kvantinvikling är en nyckelfunktion i kvantberäkningen. Än, hur kan forskare verifiera att en kvantdator faktiskt innehåller storskalig intrassling? Konventionella metoder kräver ett stort antal upprepade mätningar, presentera forskningssvårigheter. Aleksandra Dimić från universitetet i Belgrad och Borivoje Dakić från den österrikiska vetenskapsakademin och universitetet i Wien har utvecklat en ny metod för vilken till och med en enda experimentkörning räcker för att bevisa förekomsten av trassel. Deras resultat publiceras i online open access journal npj Quantum Information .

Kvantinformationsvetenskapens slutmål är att utveckla kvantdatorer, fullvärdiga kontrollerbara enheter som använder kvanttillstånd för subatomära partiklar för att lagra information. Som med all kvantteknik, kvantberäkning är baserat på ett särdrag hos kvantmekaniken som kallas kvantintrassling. Grundenheterna för kvantinformation, qubits, måste korrelera på detta speciella sätt för att kvantdatorn ska uppnå sin fulla potential.

En av de största utmaningarna är att se till att en fullt fungerande kvantdator fungerar som förväntat. Särskilt, forskare måste visa att det stora antalet qubits är pålitligt sammanfogade. Konventionella metoder kräver ett stort antal upprepade mätningar på qubits för pålitlig verifiering. Ju oftare en mätning upprepas, desto mer säkra forskare kan handla om förekomsten av intrassling. Därför, benchmarking -intrassling i stora kvantsystem kräver mycket resurser och tid, vilket är praktiskt taget svårt eller helt enkelt omöjligt. Kan vi bevisa förvirring med endast ett lågt antal mätförsök?

I den aktuella studien, forskarna har utvecklat en ny verifieringsmetod som kräver betydligt färre resurser, och i många fall även bara en enda mätning för att bevisa storskalig intrassling med ett stort förtroende. Aleksandra Dimić från universitetet i Belgrad föreslår denna analogi:"Tänk på en maskin som samtidigt slänger 10 mynt. Vi tillverkade maskinen så att den skulle producera korrelerade mynt. Vi vill nu validera om maskinen ger det förväntade resultatet. Föreställ dig en enda prövning avslöjar alla mynt som landar på svansar. Detta är en tydlig signatur på korrelationer, eftersom 10 oberoende mynt har 0,01 procents chans att landa på samma sida samtidigt. Från en sådan händelse, vi intygar att det finns korrelationer med mer än 99,9 procents förtroende. Denna situation liknar mycket kvantkorrelationer som fångats av intrassling. "

Borivoje Dakić säger, "Till skillnad från klassiska mynt, qubits kan mätas i många, många olika sätt. Mätresultatet är fortfarande en sekvens av nollor och enor, men dess struktur beror starkt på hur vi väljer att mäta enskilda qubits. Vi insåg att om vi väljer dessa mått på ett märkligt sätt, trassel kommer att lämna unika fingeravtryck i det uppmätta mönstret. "

Metoden lovar en dramatisk minskning av tid och resurser som behövs för ett tillförlitligt riktmärke för framtida kvantanordningar.