因此就需要在这个设备之外,通过设备的量子态输出直接判断设备是否是正常工作的(而不是打开设备去逐一检查排除)。因此“自检验”被归为“黑盒测试”(看不到盒子里面是什么细节结构,例如是如何设计的,因此测试者只能依靠盒子的输出来判断)。量子态纠缠自检验的挑战这里只提简单的个人的理解(根据各种资料综合和自我消化):不依赖源设备信息——这要求通过量子机制的规则,仅从接收到的量子状态的线索、来判断量子是否符合指定的逻辑,从而判定量子态是否仍然处于纠缠态,其基本原理是通过判断违反贝尔不等式的程度,从而认证某制备的纠缠态是否满足目标态。

例如对于著名的CHSH贝尔不等式的最大违反意味着检验的是一个二量子位的最大化纠缠量子。简单解释一下贝尔不等式的意义:如果贝尔不等式成立,则表示所测量的是一个与满足经典物理规律的确定(本征)态;如果贝尔不等式不成立,则表示测量的是一个满足量子物理规律的不确定性量子态。注:CHSH是John Clauser, Michael Horne, Abner Shimony, 和Richard Holt这四个人姓氏的首字母,他们在1969发表的一篇相关论文被广为引用。

不确定性原理带来的检验结果的不确定性——即便能够检验纠缠态存在,但获得的结果仍然是一个统计学上的概率值,即违反贝尔不等式是的程度是一个范围,而不是一个确定的值。量子纠缠测量本身的失真——除了在量子传输过程中量子态的失真问题需要实现“自检验”外,对量子进行测量或者进行检验的时候都于需要确保这个测量过程也是没有丢失量子纠缠态的,所以测量的方式本身的验证也很重要,而且测量的“自检验”可能更加困难。

例如在最简单的量子网络——量子中继器(repeater),两个源端将纠缠的光量子制备出来之后发送到同一远端节点,然后在远端节点上,测量本征态将在这些纠缠光子上发生纠缠,从而实现纠缠态的中继。这个量子网络就涉及纠缠态的传输,以及纠缠态的测量,这两个过程都需要进行纠缠态保真的检验。噪音影响——量子设备本身会受到各种噪音影响(包括经典的噪音和量子噪音在内),因此要确保检验结果能够提供准确的检验结果需要排除噪音干扰,才能进行高质量的检验。

量子自检验的意义量子自检验的试验成功可以为量子连接的可靠信保驾护航,确保量子传输的质量和可用性,而且无需了解发送端设备的设计结构和工作状态(与设备无关性),这样可以在与经典信息通道脱藕的前提下实现对量子纠缠态的“黑盒”检验和确认。否则,量子信息传输之后(量子信息传输本身还是需要通过经典通讯来传输信息的,量子通道本身并不能传输确定的信息)还需要源端发送设备制备纠缠的相关信息来确认接收到的量子就是源端制备的那对纠缠量子之一。

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