Làm thế nào một Máy tính lượng tử (mạng) thực hiện các bài kiểm tra Bell không có lỗ hổng?

Ở dạng đơn giản, định lý của Bell nói rằng:

Không có lý thuyết vật lý nào về các biến ẩn cục bộ có thể tái tạo tất cả các dự đoán của cơ học lượng tử.

Bell đã phát triển một loạt các bất đẳng thức để cung cấp các ví dụ thí nghiệm cụ thể để phân biệt giữa các dự đoán của bất kỳ lý thuyết nào dựa trên các biến ẩn cục bộ và các biến số của cơ học lượng tử . Như vậy, các thí nghiệm bất đẳng thức Bell là mối quan tâm cơ bản trong cơ học lượng tử. Tuy nhiên, nếu muốn thực hiện mọi thứ đúng cách, người ta nhận ra rằng có một số sơ hở ảnh hưởng, ở các mức độ khác nhau , tất cả các thử nghiệm cố gắng thực hiện các thử nghiệm Bell . [1] Các thử nghiệm cố gắng đóng các sơ hở này có xu hướng là duy nhất thay vì thường lệ . Một trong những kết quả của việc có máy tính lượng tử đa năng, hoặc mạng của chúng, là khả năng thực hiện thường xuyên các thí nghiệm lượng tử tinh vi.

Câu hỏi: Những yêu cầu nào sẽ phải đáp ứng một máy tính lượng tử đa năng (mạng) để có thể thực hiện các thử nghiệm Bell ít nhất là không có lỗ hổng như là sự nhận thức tốt nhất đã được thực hiện cho đến nay ?

Để rõ ràng: lý tưởng nhất là câu trả lời tốt nhất sẽ sử dụng cách tiếp cận điện toán lượng tử và chứa các chi tiết gần với kỹ thuật, hoặc ít nhất là gần với kiến ​​trúc. Ví dụ, viết thí nghiệm như một mạch lượng tử đơn giản, một trong những kiến ​​trúc hiện tại có thể được chọn và từ đó người ta sẽ đưa ra một số ước tính thứ tự thực tế đến thời gian cần thiết của các cổng / phép đo lượng tử khác nhau và của vật lý cần thiết khoảng cách giữa các qubit khác nhau.

[1] Như nhận xét của @kludg, người ta đã lập luận rằng " ..không có thí nghiệm, lý tưởng như nó, có thể nói là hoàn toàn không có kẽ hở. ", Xem Quan điểm: Đóng cánh cửa vào Cuộc tranh luận lượng tử của Einstein và Bohr

Khi mọi người nói về một thử nghiệm Bell miễn phí kẽ hở, điều họ thực sự muốn nói là hai lỗ hổng quan tâm nhất của phần lớn mọi người được đóng lại đồng thời: lỗ hổng đo lường và lỗ hổng địa phương.

Hãy để chúng tôi xem xét ngắn gọn giao thức:

• Trạng thái Một Chuông $(|00\rangle+|11\rangle)/\sqrt{2}$

• $d$

• Alice và Bob mỗi người chọn một giá trị bit ngẫu nhiên.

• $x$$Z$$X$$A_x$

• $y\in\{0,1\}$$(Z+(-1)^yX)/\sqrt{2}$$B_y$

• $$S=A_0(B_0+B_1)+A_1(B_0-B_1).$$

$d$$d/c$$c$$d/c$

$83\%$

$P=0.039$). Cuối cùng, nếu bạn muốn làm tốt hơn, bạn cần các thiết bị hoạt động tốt hơn so với thiết bị của họ hoặc để thực hiện nhiều lần thử nghiệm hơn. Đó là, có lẽ, bây giờ là thách thức thử nghiệm chính; để cải thiện tốc độ của các thiết bị như vậy để không mất 18 ngày để tạo ra 245 thử nghiệm! Các thí nghiệm này cũng tuyên bố sẽ loại bỏ lỗ hổng tự do lựa chọn, trong đó người ta lo ngại rằng các bộ tạo số ngẫu nhiên được sử dụng để chọn cơ sở đo lường của Alice và Bob cũng bị chi phối bởi cùng một mô hình biến ẩn cục bộ, thay vì tạo ra sự ngẫu nhiên hoàn hảo đó là không tương quan với phần còn lại của thí nghiệm.

Về mặt kiến ​​trúc điện toán lượng tử để thực hiện điều này, đó không phải là vấn đề đặc biệt tự nhiên: đối với máy tính lượng tử, người ta muốn có thể tạo ra càng nhiều kết nối và tương tác giữa các qubit càng tốt, điều ngược lại là cần phải tách chúng trên khoảng cách lớn. Tôi cho rằng loại bối cảnh bắt đầu tạo ra kịch bản phù hợp là các thiết kế cho các máy tính lượng tử bẫy ion có thể mở rộng, trong đó có nhiều bẫy riêng biệt, mỗi bẫy chỉ thỉnh thoảng tương tác. Nếu mỗi trong số chúng cách nhau đủ xa, bạn có thể nghĩ đến một bài kiểm tra Bell không có kẽ hở. Tôi tin rằng hiệu quả đo lường trong các kịch bản này là đủ cao. Câu hỏi sau đó là, các vị trí khác nhau này phải cách nhau bao xa để đóng lỗ vòng địa phương? Tôi trú ẩn ' Tôi đã thực hiện bất kỳ loại tính toán nào dựa trên dữ liệu thực, nhưng tôi nghĩ rằng câu trả lời là theo thứ tự km, tức là hoàn toàn không hợp lý cho một máy tính. Đối với tôi, đó là những máy tính riêng biệt, làm việc rất chăm chỉ để tính toán hợp tác bằng cách sử dụng tối thiểu các tài nguyên được chia sẻ (tức là vướng víu).