Credit: ZHANG Wenhao et al.

Introduzione

L’informazione quantistica è un campo in cui l’informazione è codificata in stati quantici grazie ai quali gli scienziati possono eseguire calcoli più efficienti e una crittografia più sicura rispetto alle loro controparti classiche.

Un team guidato dal Prof. Guo Guangcan dell’University of Science and Technology of China (USTC) of CAS ha modificato la proposta originale per renderla più solida rispetto a imperfezioni pratiche e implementare sperimentalmente una verifica dello stato quantistico scalabile su stati intrecciati a due qubit e quattro qubit con misurazioni locali non adattive.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Physical Review Letters il 17 luglio.

I dati della nuova ricerca

L’inizializzazione di un sistema quantistico in un certo stato è un aspetto cruciale della scienza dell’informazione quantistica. Mentre sono state sviluppate una varietà di strategie di misurazione per caratterizzare il modo in cui il sistema è inizializzato (per un dato sistema) c’è in generale un compromesso tra la sua efficienza e l’informazione accessibile dello stato quantistico. La tomografia convenzionale a stati quantistici può caratterizzare stati sconosciuti, richiedendo al tempo stesso una post-elaborazione esponenzialmente costosa e dispendiosa in termini di tempo.

Credit: ZHANG Wenhao et al.

In alternativa, recenti scoperte teoriche dimostrano che la verifica dello stato quantistico fornisce una tecnica per quantificare lo stato pronto con un numero significativamente inferiore di campioni, specialmente per gli stati intrecciati multipartite.

Nella ricerca condotta dal Prof. Guo Guangcan, per tutti gli stati testati, l’infedeltà stimata è inversamente proporzionale al numero di campioni, il che illustra il potere di caratterizzare uno stato quantistico con un piccolo numero di campioni. Rispetto alla strategia globalmente ottimale che richiede misure non locali, l’efficienza del loro esperimento è solo peggiore di un piccolo fattore costante (<2,5).

Il beneficio dell ricerca

Hanno confrontato la differenza di prestazioni tra la verifica dello stato quantistico e la tomografia quantistica in un esperimento per caratterizzare uno stato a quattro fotoni Greenberger-Horne-Zeilinger, e i risultati indicano il beneficio della verifica dello stato quantistico sia nell’efficienza che nella precisione ottenute.

Hanno realizzato sperimentalmente una verifica ottimale dello stato quantistico (QSV), che è facile da implementare e solido a imperfezioni realistiche. Il ridimensionamento 1/n esibito deriva dalla strategia stessa senza misurazioni intrecciate o adattive

I loro risultati hanno chiare implicazioni per molti compiti di misurazione quantistica e possono essere usati come base solida per il successivo lavoro su sistemi quantistici più complessi.

Citazioni e Approfondimenti