云端量子计算对科技发展有巨大潜力　“量子纠缠证人”成重要关键

随著科学和技术的发展，云端量子计算逐渐成为科学界的研究热点。最近，韩国高等科学技术学院的学者Jiheon Seong和Joonwoo Bae研发和测试了一种“量子纠缠证人”电路（entanglement witness circuit），试图为云端量子计算服务的用户提供一种检测量子位元缠结的新方法。

在量子机器中，当两个或多个量子位元纠缠在一起时，即可显著加快某些类型的计算。用户所设计的量子电路成为这项服务的输入，经过服务中的运行和实施，最终的测量统计数据会被返回给用户。只有在生成纠缠状态的量子电路在服务中实现时，才可能获得量子优势。

到底什么是纠缠证人（entanglement witness ）？纠缠证人是一个用于量子物理学的数学工具，专门用于检测量子纠缠，即多个量子粒子间存在的非常特殊的关联。透过这一工具，科学家能确定量子粒子是否处于这种无法分解的纠缠态，对于深入了解量子世界和发展量子科技具有重要意义。

研究人员一直在努力构建能够在量子位元之间生成缠结的电路。但不运行这些电路，他们无法确定其是否真的能够产生纠缠。为了解决这一问题，他们可以进行一项名为“量子层析”的昂贵程序，或者可以使用一个纠缠证人。这个纠缠证人是一个关于两个特定量子位元及其状态的数学函数，其输出值表明量子位元的状态是否纠缠。

在实验室设置和IBMQ的云端量子计算服务中，研究人员可以选择将机器的硬件量子位元分配给一个电路。然而，在IonQ的云端量子计算服务中，用户没有这种控制级别，因此不能确定得到计算缠结证人函数输出的适当值。

为了解决这个限制，Seong和Bae设计了特殊的纠缠证人电路，使用纠缠证人策略来证明量子位元的纠缠。这意味著，研究人员可以仅使用由服务输出的测量统计数据来检测缠结，无需能够控制量子位元的分配。

效率变两倍 可检测两至三个量子位元生成电路

纠缠证人电路为那些致力于寻求量子优势的研究人员提供了一个基本的需求。而且，基于最近开发的EW 2.0框架，新型的纠缠证人电路在检测量子纠缠方面的效率比以前的方法提高了一倍。

Seong和Bae描绘了如何检测由两个和三个量子位元形成的纠缠生成电路，他们概述了两种构建纠缠证人电路的方案，并且分享了在使用IBMQ和IonQ云端量子计算服务时的实验结果。

通过这项研究，我们更进一步清晰地看到了云端量子计算在未来科学技术发展中的巨大潜力，并期待它能为人类的科学研究带来更多的突破和创新。这项研究刊登在最新一期的《智能计算》。

参考论文：

1.Detecting Entanglement-Generating Circuits in Cloud-Based Quantum Computing.Intelligent Computing

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