你的量子计算机有多“量子”?基于宏观实在论的中途奇偶性测量基准测试

要实现有意义的计算,量子计算机(QCs)必须扩展至宏观层面——即达到大量量子比特的规模,这也是多数量子公司追求的目标。如何在这样的尺度上高效验证其量子特性?该研究团队证明,违反宏观实在性(MR)——即经典系统具有可无扰动测量的确定性属性这一事实——为实现该目标提供了有效途径。通过N个量子比特的两次连续宇称测量即可违反“无扰动条件”(NDC,本工作中用于检验MR的等式),且在理想条件下该现象与N无关。然而,实际噪声环境下的量子计算机会随N增大呈现量子-经典过渡特性,从而为可扩展基准测试提供了基于理论动机的度量标准。 该团队提出了两种实现该度量的方法:一种涉及中途测量以探测波函数不可逆的坍缩,另一种则针对可逆纠缠的生成。两种方法均设计为免于“笨拙性漏洞”——在统计误差范围内,非预期的经典扰动可忽略不计。研究人员在IBM量子计算机上检测到N=38个量子比特时的MR违反现象,将已知MR验证规模提升了一个数量级。使用提出的NDC度量对两款量子计算机进行基准测试,结果显示其量子特性在代际间实现了三倍提升。

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提交arXiv: 2025-11-19 21:15

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