Fysiker bekräftar kvantmekanik i 73-kvbitssystem
Ett internationellt team av fysiker har utvecklat en kvantdetektor för lögndetektion med Bells test för att verifiera äkta kvantbeteende i stora system. Genom att testa upp till 73 kvbiter demonstrerade de korrelationer som är omöjliga i klassisk fysik. Detta genombrott bekräftar att kvantdatorer uppvisar autentiska kvanteffekter i stor skala.
Fysiker från Leiden University i Nederländerna, Tsinghua University i Peking och Zhejiang University i Hangzhou har skapat ett rigoröst test för att avgöra om stora kvantsystem verkligen följer kvantmekanik eller bara simulerar den. Kallad en 'kvantdetektor för lögndetektion', bygger experimentet på Bells test, ursprungligen utformat av fysikern John Bell, för att upptäcka kvantnonlokalitet – där partiklar påverkar varandra omedelbart över avstånd, ett fenomen som erkänts med Nobelpriset i fysik 2022.
Teamet, inklusive teoretiska fysiker Jordi Tura, Patrick Emonts och doktorand Mengyao Hu från Leiden, tillsammans med kollegor från de andra institutionerna, har utmanat gränserna genom att undersöka Bell-korrelationer i system med upp till 73 kvbiter, de grundläggande enheterna i kvantdatorer. Istället för att direkt mäta dessa komplexa korrelationer optimerade de för energiminimering, en uppgift som kvantapparater hanterar effektivt.
Med en supraledande kvantprocessor genererade forskarna ett speciellt kvanttillstånd över 73 kvbiter och registrerade energinivåer långt under de som är uppnåeliga klassiskt, med en skillnad på 48 standardavvikelser – vilket indikerar resultat som är osannolika på grund av slump. De certifierade vidare äkta multipartiella Bell-korrelationer, som kräver att alla kvbiter deltar, och lyckades upp till 24 kvbiter i en serie lågenergitillstånd.
Kvantmekanik styr beteendet hos små partiklar som atomer och elektroner, med kontraintuitiva effekter som nonlokalitet. Denna studie markerar den första certifieringen av ett sådant djupt kvantbeteende i system av denna skala, vilket bevisar att kvantdatorer inte bara är större utan mer autentiskt kvantiska. Resultaten banar väg för förbättrad kvantkommunikation, säkrare kryptografi och avancerade kvantalgoritmer.