中國科學技術大學郭光燦院士團隊在量子門的測量檢驗研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、項國勇研究組與復旦大學朱黃俊和北京理工大學尚江偉合作，首次在實驗上實現(xiàn)了基于局域操作的最優(yōu)量子門檢驗。該研究成果于2022年1月14日在線發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》上，并入選“編輯推薦”文章。 ^fP5@T*f  
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量子門是構建量子計算機的基本單元，實現(xiàn)高保真度的量子門操作是容錯量子計算的必要條件。如何檢驗實際制備的量子門保真度是否達到要求是實現(xiàn)容錯量子計算首先要解決的問題。由于量子門中參數(shù)個數(shù)隨著量子系統(tǒng)大小指數(shù)增加，傳統(tǒng)量子過程層析方案隨量子門的規(guī)模增大測量次數(shù)和計算量都呈指數(shù)增長。對于未來大規(guī)模的量子門和量子線路的質量表征，傳統(tǒng)采用的量子過程層析方法已經(jīng)不具備實際可操作性。國際上近期發(fā)展的新理論方法——量子門檢驗為解決上述問題帶來了曙光，它對于大多數(shù)量子門都能達到最優(yōu)的樣本復雜度，并且只用到局域操作。但是這種方法在實際應用時存在困難，它對實驗誤差和量子門瑕疵并不魯棒。 PnH5[4&k  
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項國勇小組與合作者把量子門檢驗的思想與近年來該小組系統(tǒng)發(fā)展的多參數(shù)量子精密測量平臺[Nat. Commun.9,1(2018); PRL 124,060502(2020); PRL 125,020501(2020)；PRL 126,070503 (2021)]相結合，改進了量子門檢驗的數(shù)據(jù)處理算法，使得量子門檢驗在保留高效率的同時提升了對誤差的魯棒性。改進后的量子門檢驗通過對量子門輸出進行多次的局域投影測量，來實現(xiàn)對量子門的失真度上界∈進行估計。實驗結果顯示∈的估計值和樣本數(shù)n呈接近反比關系，也就是1/n的估計精度。這意味著該工作實現(xiàn)了最優(yōu)的樣本復雜度1/∈的量子門檢驗，更重要的是該方法所需要的樣本復雜度并不隨量子門規(guī)模的增大而增大。 eC@b-q