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創(chuàng)新技術可以驗證量子光子電路的性能 由 Francesco Di Colandrea 博士領導、物理學副教授 Ebrahim Karimi 教授指導的渥太華大學量子技術研究所（NexQT）研究人員團隊開發(fā)出了一種評估量子電路性能的創(chuàng)新技術。 這一重大進展發(fā)表在npj Quantum Information雜志上，標志著量子計算領域的重大飛躍。 在快速發(fā)展的量子技術領域，確保量子設備的功能性和可靠性至關重要。要想將這些器件高效地集成到量子電路和計算機中，就必須具備高精度、高速度的表征能力，這對基礎研究和實際應用都會產(chǎn)生影響。  高維量子光子學系統(tǒng)生成和實現(xiàn)示意圖。 表征有助于確定器件是否按預期運行，當器件出現(xiàn)異�；蝈e誤時，表征就顯得十分必要。發(fā)現(xiàn)并解決這些問題對于推動未來量子技術的發(fā)展至關重要。 傳統(tǒng)上，科學家依賴量子過程斷層掃描（QPT），這種方法需要大量的“投影測量”才能完全重建器件的運行。然而，QPT 所需的測量次數(shù)與操作的維度成二次方關系，這給實驗和計算帶來了巨大挑戰(zhàn)，尤其是對高維量子信息處理器而言。 渥太華大學的研究團隊開創(chuàng)了一種名為傅立葉量子過程斷層掃描（FQPT）的優(yōu)化技術。這種方法只需最少的測量次數(shù)，就能完整描述量子操作。 FQPT 不需要進行大量的投影測量，而是利用一種著名的映射--傅立葉變換，在兩個不同的數(shù)學空間中進行部分測量。這些空間之間的物理關系增強了從單次測量中提取的信息，從而大大減少了所需的測量次數(shù)。例如，對于維數(shù)為 2d（d 可以任意高）的過程，只需要 7 次測量。  研究團隊在實驗室中：從左至右 Karimi 教授、Francesco Di Colandrea、Nazanin Dehghan 和 Allesio D'Errico。 為了驗證他們的技術，研究人員進行了一次光子實驗，利用光偏振對量子位進行編碼。利用最先進的液晶技術，量子過程實現(xiàn)了復雜的空間偏振變換。該實驗證明了該方法的靈活性和穩(wěn)健性。 渥太華大學博士后研究員 Francesco Di Colandrea 說：“實驗驗證是探測該技術抗噪聲能力的基本步驟，可確保在現(xiàn)實實驗場景中進行穩(wěn)健、高保真的重構�！� 這項新技術代表了量子計算領域的重大進步。研究團隊已經(jīng)在積極致力于將FQPT擴展到任意量子運算，包括非ermitian和高維實現(xiàn)，以及實施人工智能技術以提高精度和減少測量。 這項新技術為量子技術的進一步發(fā)展開辟了一條前景廣闊的道路。 相關鏈接：https://phys.org/news/2024-06-scientists-method-validate-quantum-photonics.html |
