Kvantbaserad kommunikation och beräkningsteknik lovar oöverträffade tillämpningar, såsom ovillkorligt säker kommunikation, ultraexakta sensorer, och kvantdatorer som kan lösa specifika problem med en effektivitetsnivå som är omöjlig att nå med klassiska datorer. Nyligen, kvantdatorer är också tänkta som noder i ett nätverk av kvantanordningar, där anslutningar upprättas via kvantkanaler och data är kvantsystem som flödar genom nätverket, därmed lägga grunderna för ett framtida "kvantinternet".

Med utformningen av dessa kvantinformationsnätverk kommer nya teoretiska utmaningar, med tanke på att det är nödvändigt att upprätta optimerade automatiserade informationsbehandlingsprotokoll för att arbeta med kvantdata, på samma sätt som nuvarande kommunikationsnät automatiskt hanterar information.

UAB -forskare har fått ta itu med en av dessa utmaningar för första gången:problemet med att sortera data från ett kvantsystemsnätverk i enlighet med tillståndet där de förbereddes. Forskarna har tagit fram en optimal procedur som kan identifiera kluster av identiskt preparerade kvantsystem.

Protokollet som utvecklats av forskare vid UAB visar en naturlig koppling till ett arketypiskt användningsfall av klassisk maskininlärning:klustring av dataprover enligt om de delar en gemensam underliggande sannolikhetsfördelning. Problemet liknar hur en klassisk dator urskiljer ursprunget till olika ljud som fångas samtidigt av en mikrofon placerad på gatan. Datorn kan känna igen mönster och urskilja en konversation, trafik, och en gatumusiker. Dock, till skillnad från ljudvågor, att identifiera mönster i kvantdata är mycket mer utmanande, eftersom en blott observation endast ger delvis information och oåterkalleligt försämrar data i processen.

Fysiker vid UAB kunde också jämföra prestanda för klassiska och kvantprotokoll. Enligt forskarna, det nya protokollet överträffar i särklass klassiska strategier, särskilt för stora dimensionella data.

Detta förslag utgör ett nytt steg mot kvantinformationsnätverk, eftersom det sätter en solid teoretisk ram för vad som är fysiskt möjligt inom området automatiserad klassificering och distribution av kvantinformation. Forskningen publicerades idag i tidskriften Fysisk granskning X och är författad av forskare från Quantum Phenomena and Information Unit vid UAB Department of Physics Gael Sentís, Àlex Monràs, Ramon Muñoz-Tàpia, Jon Calsamiglia och Emilio Bagan.