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量子科技是当前世界科技最前沿的领域之一，也是衡量一个国家科技水平的重要标志。从基础结构来看，量子计算机由多个量子门组成，且高保真度的量子门操作是实现容错量子计算的必要条件。因此，尽快开发出一种可靠且有效的方法用以检验量子门的保真度，同样迫切。
近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队公布了其在量子门测量与检测技术方面取得的重大进展，并已发表于《物理评论快报（Physical Review Letters）》。
量子计算机正朝着大规模的量子门和量子线路发展，这使得测量和计算的工作量不断呈指数级增长，传统的量子过程层析方案已不再具有实际可操作性。最近，国际上有研究人员提出了一种“量子门测试”的新理论方法，但其在量子门缺陷或实验误差测试方面很难显示出可靠性。
郭光灿院士团队将量子门测试理论与其近年来开发的多参数量子精密测量平台相结合，并通过改进量子门检验的数据处理算法，实现了在量子门缺陷检验上保留高效率的同时提升误差检测的可靠性。
改进后的量子门检验方法通过对量子门输出进行多次的局域投影测量，从而对量子门的失真度上界∈进行评估。实验证明，改进的测试方法实现了最优的样本复杂度1/∈量子门检验，更重要的是，该方法所需要的样本复杂度并未随量子门规模的增大而增大。
该团队利用其量子门测试方法，对两比特CNOT门（Control-not gate）和三比特Toffoli门（Controlled-controlled-not gate）分别进行了检验。相比于传统方法需要324/4096个测量基数以及上百万次测量，新方法仅通过20/32个测量基数和1600/2600次测量，就能检测出量子门的保真度是否达到99%和97%以上。
美国科学促进会（AAAS）主办的新闻网站《EurekAlert》评论到，这项工作为先进量子计算机的发展做出了巨大贡献。
文：EurekAlert
编译：李每
编辑：慕一
注：本文编译自“EurekAlert”，不代表量子前哨观点。
