在 27 量子比特和 65 量子比特量子系统上生成纠缠 | IBM 量子计算博客

主要观点:量子纠缠能让随机行为的量子比特相互完美关联,利用量子纠缠的量子算法能更高效解决复杂问题。墨尔本大学的IBM 量子中心在不同量子系统中生成并验证了多种纠缠态,如 27 量子比特的真正多体纠缠态和 65 量子比特的二体纠缠态,还介绍了生成这些纠缠态的方法及检测手段,同时指出量子计算机制造困难是因为量子比特对噪声极其敏感,需测量减少误差方面的进展,且量子硬件复杂,需多种基准来评估量子处理系统能力。
关键信息

  • 介绍了贝尔态、格林伯格 - 霍恩 - 泽林格(GHZ)态、图态等纠缠态。
  • 详细说明了生成 27 量子比特真正多体纠缠态和 65 量子比特二体纠缠态的方法及电路。
  • 阐述了检测 GHZ 态的真正多体纠缠和图态的二体纠缠的方式。
  • 提及量子比特噪声对测量的影响及量子读出误差修正(QREM)技术。
    重要细节
  • 在生成 27 量子比特 GHZ 态时,通过初始化量子比特、应用哈达玛门和受控非门(CNOT)等操作,根据 IBM Quantum Montreal 硬件布局优化电路以减少 CNOT 深度,降低退相干。
  • 生成 65 量子比特图态时,利用图的节点和边表示量子比特及纠缠门,通过并行准备单元胞图态并拼接来制备整体图态,测量成对量子比特的纠缠。
  • 检测 GHZ 态的真正多体纠缠通过测量态的种群和相干性,利用多量子相干(MQC)技术,对于 27 量子比特态测得保真度为 0.546±0.017 证明其为真正多体纠缠。
  • 检测图态的二体纠缠通过对每个相连量子比特对及其邻居进行量子态层析成像,计算负性来确定纠缠情况,65 量子比特图态所有对都有非零负性,证明其为二体纠缠。
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