El entrelazamiento cuántico es una característica clave de la computación cuántica. Todavía, ¿Cómo pueden los investigadores verificar que una computadora cuántica realmente incorpora entrelazamiento a gran escala? Los métodos convencionales requieren una gran cantidad de mediciones repetidas, presentando dificultades de investigación. Aleksandra Dimić de la Universidad de Belgrado y Borivoje Dakić de la Academia de Ciencias de Austria y la Universidad de Viena han desarrollado un método novedoso para el que incluso una sola ejecución experimental es suficiente para demostrar la presencia de entrelazamiento. Sus resultados se publican en la revista online de acceso abierto. npj Información cuántica .

El objetivo final de la ciencia de la información cuántica es desarrollar computadoras cuánticas, Dispositivos controlables de pleno derecho que hacen uso de los estados cuánticos de las partículas subatómicas para almacenar información. Como ocurre con todas las tecnologías cuánticas, La computación cuántica se basa en una característica peculiar de la mecánica cuántica conocida como entrelazamiento cuántico. Las unidades básicas de información cuántica, qubits, necesitan correlacionarse de esta manera particular para que la computadora cuántica alcance su máximo potencial.

Uno de los principales desafíos es asegurarse de que una computadora cuántica completamente funcional funcione como se anticipó. En particular, los científicos deben demostrar que la gran cantidad de qubits están entrelazados de manera confiable. Los métodos convencionales requieren una gran cantidad de mediciones repetidas en los qubits para una verificación confiable. Cuanto más a menudo se repite una medición, cuanto más seguros puedan ser los investigadores sobre la presencia de entrelazamiento. Por lo tanto, el entrelazamiento de evaluaciones comparativas en grandes sistemas cuánticos requiere una gran cantidad de recursos y tiempo, lo cual es prácticamente difícil o simplemente imposible. ¿Podemos probar el entrelazamiento con solo un número reducido de ensayos de medición?

En el estudio actual, los investigadores han desarrollado un método de verificación novedoso que requiere significativamente menos recursos, y en muchos casos incluso una sola medición para probar el enredo a gran escala con una alta confianza. Aleksandra Dimić, de la Universidad de Belgrado, sugiere esta analogía:"Considere una máquina que lanza simultáneamente 10 monedas. Fabricamos la máquina de manera que debería producir monedas correlacionadas. Ahora queremos validar si la máquina produce el resultado anticipado. Imagínese una sola prueba revelando todas las monedas que caen en cruz. Esta es una clara firma de correlaciones, ya que 10 monedas independientes tienen un 0,01 por ciento de posibilidades de aterrizar en el mismo lado simultáneamente. De tal evento, certificamos la presencia de correlaciones con más del 99,9 por ciento de confianza. Esta situación es muy similar a las correlaciones cuánticas capturadas por entrelazamiento ".

Borivoje Dakić dice:"A diferencia de las monedas clásicas, los qubits se pueden medir en muchos, de muchas formas diferentes. El resultado de la medición sigue siendo una secuencia de ceros y unos, pero su estructura depende en gran medida de cómo decidamos medir los qubits individuales. Nos dimos cuenta de que si elegimos estas medidas de una manera peculiar, el enredo dejará huellas dactilares únicas en el patrón medido ".

El método promete una reducción drástica en el tiempo y los recursos necesarios para una evaluación comparativa confiable de los dispositivos cuánticos futuros.