Fysiker från Swansea University ingår i ett internationellt forskningssamarbete som har identifierat en ny teknik för att testa kvaliteten på kvantkorrelationer.

Kvantdatorer kör sina algoritmer på stora kvantsystem av många delar, kallade qubits, genom att skapa kvantkorrelationer mellan dem alla. Det är viktigt att verifiera att de faktiska beräkningsprocedurerna leder till kvantkorrelationer av önskad kvalitet.

Dock, att utföra dessa kontroller är resurskrävande eftersom antalet tester som krävs växer exponentiellt med antalet inblandade qubits.

Forskare från College of Science, arbeta med kollegor från Spanien och Tyskland, har nu föreslagit en ny teknik som hjälper till att övervinna detta problem genom att avsevärt minska antalet mätningar och samtidigt öka motståndskraften mot buller.

Deras metod erbjuder en lösning på problemet med att certifiera korrelationer i stora system och förklaras i en ny artikel som just har publicerats i PRX Quantum, en prestigefylld tidskrift från American Physical Society.

Forskarkollega Dr. Farid Shahandeh, den ledande forskaren för denna forskning, sa:"För att uppnå detta kombinerar vi två processer. För det första, överväg en juicepress – den extraherar fruktens essens genom att pressa den på ett litet utrymme. Liknande, i många fall kan kvantkorrelationer i stora system också koncentreras till mindre delar av systemet. "Klämningen" görs genom mätningar på resten av systemet som kallas lokaliseringsprocessen.

"Anta att juicepressen direkt omvandlar frukten till juicelådor utan några etiketter. Vi vet inte vad som finns inuti - det kan vara äppeljuice, apelsinjuice, eller bara vatten. Ett sätt att berätta skulle vara att öppna lådan och smaka på den. Kvantjämförelsen av detta är att mäta en lämplig storhet som talar om för oss om kvantkorrelationer finns inom ett system eller inte.

"Denna process kallas vittnande och vi kallar kombinationen av de två tillvägagångssätten för villkorlig vittnande."

I sin forskning bevisar fysikerna att deras metod är effektiv och generiskt tolererar högre ljudnivåer i experiment. De har också jämfört sitt tillvägagångssätt med tidigare tekniker i en klass av kvantprocessorer som använder joner för att visa sin effektivitet.

Dr Shahandeh, mottagaren av en kunglig kommission för utställningen av 1851 års forskningsstipendium, tillade:"Detta är av avgörande betydelse i nuvarande teknologi där tillägget av varje qubit oundvikligen förstärker komplexiteten i kvanttillstånd och experimentella ofullkomligheter."