Memórias quânticas são dispositivos que podem armazenar informações quânticas para um momento posterior, que geralmente são implementados armazenando e reemitindo fótons com certos estados quânticos. Mas muitas vezes é difícil dizer se uma memória está armazenando informações quânticas ou meramente clássicas. Em um novo jornal, os físicos desenvolveram um novo teste para verificar a natureza quântica das memórias quânticas.

Os pesquisadores, Denis Rosset, Francesco Buscemi, e Yeong-Cherng Liang, publicaram um artigo sobre o teste de memória quântica em uma edição recente da Revisão Física X .

"As memórias quânticas são componentes indispensáveis ​​das redes de comunicação quântica de longa distância e, potencialmente, até mesmo em um computador quântico em escala real, "Liang, um físico da National Cheng Kung University em Taiwan, contado Phys.org . "Para que esses componentes atendam ao seu propósito, é essencial que eles possam preservar, pelo menos, o emaranhamento quântico entre certas entradas para a memória e quaisquer outras partes que não entraram na memória. Nosso trabalho atinge o equilíbrio certo na certificação de qualquer dispositivo que possua essa capacidade, ao mesmo tempo em que faz suposições mínimas. "

Como os cientistas explicam, o emaranhamento quântico entre o sistema armazenado na memória e quaisquer sistemas remotos que não estejam na memória deve ser mantido durante todo o tempo de armazenamento. Se este emaranhamento for quebrado a qualquer momento, então, o dispositivo não funciona mais como uma memória quântica, mas sim como um "canal de quebra de emaranhamento" e, como resultado, pode transmitir apenas informações clássicas.

Embora atualmente existam testes que podem verificar a natureza quântica de uma memória quântica, esses testes têm certas limitações. Para um, eles exigem que o experimentador confie que os dispositivos de medição e preparação de estado usados ​​pela memória quântica são precisos. Por esta razão, esses testes são chamados de protocolos dependentes do dispositivo. Contudo, um teste que não faz suposições não pode ser "fiel, "o que significa que pode ignorar algumas memórias quânticas genuínas. Isso ocorre porque esses métodos testam a violação de uma desigualdade de Bell como verificação de emaranhamento, o que é suficiente, mas não necessário, já que alguns canais genuinamente quânticos não violam as desigualdades de Bell e, portanto, não passariam neste teste.

Embora seja ideal projetar um teste totalmente independente do dispositivo, os pesquisadores explicam que não é possível testar uma única memória desta maneira, mesmo em princípio, devido à necessidade de testar a memória quântica em dois momentos diferentes. Contudo, seu novo teste é independente do dispositivo de medição, o que significa que ainda requer que o dispositivo de preparação de estado seja confiável, mas nenhuma suposição precisa ser feita em relação ao dispositivo de medição. O novo teste também é fiel, o que significa que pode identificar corretamente todas as memórias quânticas que funcionam como canais quânticos que não quebram o emaranhamento.

O novo teste usa uma estrutura de semiquantum que é muito semelhante à usada em alguns testes de emaranhamento em estados quânticos, em que o emaranhamento se refere a correlações no espaço, em contraste com o emaranhamento semelhante ao tempo nas memórias quânticas. Os protocolos convencionais para teste de correlações semelhantes ao espaço costumam usar dois caracteres, Alice como o emissor e Bob como o receptor dos estados quânticos. Mas, uma vez que as memórias quânticas envolvem correlações semelhantes ao tempo, o protocolo precisa de apenas um único caractere, a quem os pesquisadores chamam de Abby, para atuar como emissor e receptor em momentos diferentes. No teste proposto no novo estudo, comparando as frequências relativas dos sinais que Abby envia e recebe, é possível estimar o emaranhamento semelhante ao do tempo e, portanto, certificar que uma memória quântica pode armazenar informações quânticas.

Os pesquisadores mostraram que o novo teste é robusto contra ruído e perdas, e eles esperam que seja possível realizar experimentalmente o teste com a tecnologia atual. O teste forneceria uma ferramenta muito útil para o futuro desenvolvimento de memórias quânticas.

"No desenvolvimento de novas tecnologias quânticas, é crucial que exista uma maneira confiável de comparar os componentes relevantes e certificar-se de que funcionam conforme o esperado, "Liang disse." Nossas descobertas fornecem uma maneira de certificar uma das características mais importantes desses componentes, ao mesmo tempo que nos certificamos de que não estamos fazendo mais suposições do que o necessário. Com esses testes, esperamos que simplifique os procedimentos de controle de qualidade de dispositivos quânticos, embora não caia na armadilha de fazer suposições injustificáveis. "

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