圖1優量子門檢驗方案示意圖只用到局域操作

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量子門是構建量子計算機的基本單元，實現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容錯量子計算首先要解決的問題由于量子門中參數個數伴隨著量子系統大小指數增加，傳統量子過程層析方案隨量子門的規模增大測量次數和計算量都呈指數增長對于未來大規模的量子門和量子線路的質量表征，傳統采用的量子過程層析方法已經不具備實際可操作性國際上近期發展的新理論方法 —— 量子門檢驗為解決上述問題帶來了曙光，它對于大多數量子門都能達到最優的樣本復雜度，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

圖 1 最優量子門檢驗方案示意圖

利用最優量子門檢驗，研究組對兩比特 CNOT 門和三比特 Toffoli 門分別進行了檢驗兩者平均而言只需用到 1600 次和 2600 次測量就能檢驗保真度是否達到了 99% 和 97% 以上，所使用的測量基數目僅為 20 和 32 個作為對比，用量子過程層析去刻畫它們的失真度需要 324 和 4096 個測量基，以及上百萬次測量因此，量子門檢驗對大規模量子門和量子線路的驗證具有重要意義

圖 2 CNOT 門的檢驗結果。

顯著性水平 失真度上界

論文鏈接:

據悉，量子門是構建量子計算機的基本單元，實現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容錯量子計算首先要解決的問題。但由于量子門中參數個數隨著量子系統大小指數增加，傳統量子過程層析方案隨量子門的規模增大測量次數和計算量都呈指數增長。對于未來大規模的量子門和量子線路的質量表征，傳統采用的量子過程層析方法已經不具備實際可操作性。