Les fonctions de corrélation sont souvent utilisées pour quantifier les relations entre des variables ou des ensembles de données interdépendants. Il y a quelques années, deux chercheurs ont proposé un problème de test de propriétés impliquant Forrelation pour étudier la complexité des requêtes des dispositifs quantiques. Maintenant, des scientifiques ont réalisé une étude expérimentale de Forrelation dans un processeur d'information quantique à résonance magnétique nucléaire de 3 qubits.

La nouvelle étude a été publiée dans Bulletin scientifique . Quatre universitaires de l'Université Tsinghua, Li Hang, Gao Xun, Xin Tao et Long Guilu, a collaboré avec un universitaire de l'Université des sciences et technologies du Sud, Yung Man Hong. Dans l'étude, ils ont résolu des problèmes de relation double et triple dans les spins nucléaires et ont contrôlé la fluctuation de spin à une valeur seuil à l'aide d'un ensemble de séquences d'impulsions GRAPE optimisées.

Il est largement admis que les ordinateurs quantiques ont un avantage sur les ordinateurs classiques dans de nombreux problèmes de calcul. Dans le modèle de la boîte noire, de nombreux algorithmes quantiques présentent des accélérations quantiques. Cela soulève une question :dans le modèle de la boîte noire, à quel point une accélération quantique est-elle possible ? Spécifiquement, dans la complexité des requêtes, pouvons-nous trouver la plus grande séparation entre les complexités des requêtes classiques et quantiques ?

Il y a deux ans, Aaronson et Ambainis ont introduit un nouveau problème de test de propriété appelé Forrelation, qui détermine si une fonction booléenne est fortement corrélée avec la transformée de Fourier d'une autre fonction booléenne. Et ils ont montré que cela donnait la plus grande accélération de boîte noire quantique jamais connue.

Le professeur Long Guilu et ses collaborateurs ont conçu un circuit quantique pour mettre en œuvre des relations multiples. Ils ont réalisé le cas double et triple des Forrelations sur un spectromètre à résonance magnétique nucléaire en mesurant la valeur de Forrelation pour déterminer si elle était supérieure à 3/5 ou si la valeur absolue était inférieure à 1/100. Il s'agit de la première réalisation expérimentale du problème de Forrelation rapporté dans la littérature. Leurs résultats sont présentés dans la figure 1.

Professeur Long Guilu, qui a dirigé l'expérience, dit, « L'une des difficultés est d'atteindre une haute fidélité des états finaux, puisque la valeur de Forrelation est très sensible à la mesure. Pour contrôler l'erreur dans une valeur seuil, nous avons utilisé une technique d'ingénierie d'impulsions de montée de gradient optimisée au lieu d'une séquence d'impulsions composites d'impulsions dures et d'évolutions de couplage J."

Le professeur Yung Man-Hong souligne le développement futur de leurs travaux :« Tous les algorithmes quantiques sont implémentés sur un processeur d'informations quantiques à trois qubits, qui peut ne pas présenter la puissance du calcul quantique par rapport au calcul classique en raison des techniques expérimentales actuelles. Cependant, ce prototype d'expérience indique que nous pourrions acquérir la suprématie quantique dans des dispositifs quantiques relativement simples dans un avenir proche."