超导量子比特贝尔测试中的制备非定域性漏洞

在超导量子处理器上进行的贝尔或克劳泽-霍恩-西蒙尼-霍尔特(CHSH)测试,通常基于“重复电路运行采样自单一稳态制备系综”的假设进行解读。本研究揭示该假设在当代硬件上可能被违背,这对观测到的贝尔违背现象具有直接解释意义。该团队提出了一个系综发散分析框架:当制备过程存在缓慢时间漂移时,即使测量独立性与定域性保持不变,也会产生情境依赖的有效系综。这导致放宽的贝尔不等式边界变为|S|≤2+6δ_ens,其中δ_ens量化了制备非稳态性。 由于δ_ens无法直接观测,研究人员开发了基于固定测量通道分箱结果统计的操作性表征指标δ_op。通过对IBM超导处理器进行泡利轴测量,该工作发现即便经过完整双量子比特读出误差缓解后,仍存在统计学显著的操作性漂移,从而排除了测量伪影的可能性。与之相反,从CHSH最优测量中提取的漂移经误差缓解后完全消除,证明此类测量设置不适用于诊断制备非稳态性。 进一步分析表明,观测到的贝尔违背仅对应中等程度的系综发散,其量级与霍尔型测量依赖模型中所需值相当——但此处完全源于制备漂移与实验调度机制的共同作用。这些结果揭示了噪声中等规模量子设备贝尔测试中存在的制备依赖性漏洞,并强调采用漂移感知协议对实现可靠量子认证的必要性。
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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-13 07:31

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