來自中國科大的消息顯示，中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、項國勇研究組與復旦大學朱黃俊和北京理工大學尚江偉合作，在量子門的測量檢驗研究中取得重要進展，首次在實驗上實現了基于局域操作的最優量子門檢驗。
據悉，量子門是構建量子計算機的基本單元，實現高保真度的量子門操作是容錯量子計算的必要條件。如何檢驗實際制備的量子門保真度是否達到要求是實現容錯量子計算首先要解決的問題。但由于量子門中參數個數隨著量子系統大小指數增加，傳統量子過程層析方案隨量子門的規模增大測量次數和計算量都呈指數增長。對于未來大規模的量子門和量子線路的質量表征，傳統采用的量子過程層析方法已經不具備實際可操作性。
國際上近期發展的新理論方法——量子門檢驗為解決上述問題帶來了曙光，它對于大多數量子門都能達到最優的樣本復雜度，并且只用到局域操作。但這種方法在實際應用時存在困難，它對實驗誤差和量子門瑕疵并不魯棒。
針對以上問題，研究團隊將量子門檢驗的思想與近年來該小組系統發展的多參數量子精密測量平臺相結合，改進了量子門檢驗的數據處理算法，使得量子門檢驗在保留高效率的同時提升了對誤差的魯棒性。改進后的量子門檢驗通過對量子門輸出進行多次的局域投影測量，來實現對量子門的失真度上界∈進行估計。
最終實驗結果顯示，∈的估計值和樣本數n呈接近反比關系，也就是1/n的估計精度。這意味著該工作實現了最優的樣本復雜度1/∈的量子門檢驗，更重要的是該方法所需要的樣本復雜度并不隨量子門規模的增大而增大。
圖1 最優量子門檢驗方案示意圖
接下來，研究團隊利用最優量子門檢驗，對兩比特CNOT門和三比特Toffoli門分別進行了檢驗。兩者平均而言只需用到1600次和2600次測量就能檢驗保真度是否達到了99%和97%以上，所使用的測量基數目僅為20和32個。作為對比，用量子過程層析去刻畫它們的失真度需要324和4096個測量基，以及上百萬次測量。
因此，量子門檢驗對大規模量子門和量子線路的驗證具有重要意義。
圖2 CNOT門的檢驗結果。(a)顯著性水平(b)失真度上界
研究成果于2022年1月14日在國際知名期刊《物理評論快報》上在線發表，并入選“編輯推薦”文章。中科院量子信息重點實驗室研究生張瑞祺，副研究員侯志博為該工作的共同第一作者。該工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院、教育部和安徽省的支持。
轉自：C114通信網
【版權及免責聲明】凡本網所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產業經濟信息網”，違者本網將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章及企業宣傳資訊，僅代表作者個人觀點，不代表本網觀點和立場。版權事宜請聯系：010-65363056。
延伸閱讀
突破6萬億美元 2021年我國外貿進出口規模再創歷史新高
