В исследовании, опубликованном в [Reports on Progress in Physics](https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6633/add560), учёные добились независимой от устройства характеристики подлинно запутанных подпространств (ПЗП) в оптических и сверхпроводящих квантовых системах, завершив самопроверку пространства пятикубитного кода коррекции ошибок.
Квантовая информация
В квантовой информации для существования запутанных корреляций между любыми двумя подсистемами в системе требуются подлинные многочастные запутанные состояния. Состояния, составляющие ПЗП, имеют прикладное значение, особенно при разработке квантовых кодов коррекции ошибок. Кодирование квантовой информации в подпространстве может предотвратить распространение ошибок, вызванных локальной декогерентностью.
Учёные создали новое неравенство Белла на основе структуры кода стабилизатора. Запутанное подпространство можно универсально охарактеризовать с его помощью. Любое квантовое состояние (включая смешанные состояния) в этом подпространстве может максимально нарушать это неравенство, обеспечивая теоретическую основу для самотестирования подлинно запутанных подпространств.
Эксперименты
Для проверки неравенства исследователи провели два эксперимента по принципу проверки на примере пятикубитного кода, используя фотонные и сверхпроводящие платформы. Они достигли независимой от устройства сертификации пространства пятикубитного квантового кода коррекции ошибок.
В процессе проверки исследователи подготовили серию логических квантовых состояний и провели тесты Белла. Они обнаружили, что точность логического подпространства двух систем достигла более 82% и 62% соответственно. Этот процесс основывался исключительно на данных, полученных в ходе эксперимента, без необходимости делать надёжные предположения об экспериментальном оборудовании.
Для экспериментов на фотонных и сверхпроводящих платформах исследователи смоделировали сценарий с одиночной физической ошибкой бита и обнаружили, что логическое состояние полностью утратило способность нарушать неравенство Белла, демонстрируя, что оно отклонилось от целевого логического подпространства.
Результаты
Дальнейшая проверка неравенства Белла, соответствующего подпространствам ошибок, позволила исследователям успешно отслеживать эволюцию логического пространства квантовых состояний.
Исследование демонстрирует возможность независимой от устройства сертификации общих запутанных квантовых структур в экспериментальных условиях, выходящих за рамки квантовых состояний и квантовых измерений. Руководили исследовательскими группами Guo Guangcan и профессор Liu Biheng из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук, сотрудничая с компанией Origin Quantum Computing Company Limited.
Предоставлено
[Университет науки и технологий Китая](https://phys.org/partners/university-of-science-and-technology-of-china/)