Correlatiefuncties worden vaak gebruikt om de relaties tussen onderling afhankelijke variabelen of datasets te kwantificeren. Een paar jaar geleden, twee onderzoekers stelden een probleem voor het testen van eigenschappen voor met Forrelation voor het bestuderen van de vraagcomplexiteit van kwantumapparaten. Nutsvoorzieningen, wetenschappers hebben een experimentele studie van Forrelation gerealiseerd in een 3 qubit nucleaire magnetische resonantie kwantuminformatieprocessor.

De nieuwe studie werd gepubliceerd in Wetenschapsbulletin . Vier wetenschappers van de Tsinghua University, Li Hang, Gao Xun, Xin Tao en Long Guilu, werkte samen met een geleerde van de Southern University of Science and Technology, Yung Man Hong. In de studie, ze losten twee- en drievoudige Forrelatie-problemen op in nucleaire spins en controleerden de spin-fluctuatie tot binnen een drempelwaarde met behulp van een reeks geoptimaliseerde GRAPE-pulssequenties.

Er wordt algemeen aangenomen dat kwantumcomputers een voordeel hebben ten opzichte van klassieke computers bij veel rekenproblemen. In het blackbox-model is veel kwantumalgoritmen vertonen kwantumversnellingen. Dit roept een vraag op:binnen het black-boxmodel, hoe groot is een kwantumversnelling mogelijk? specifiek, in vraagcomplexiteit, kunnen we de grootste scheiding vinden tussen de complexiteit van klassieke en kwantumquery's?

Twee jaar geleden, Aaronson en Ambainis introduceerden een nieuw probleem voor het testen van eigenschappen, genaamd Forrelation, die bepaalt of een Booleaanse functie sterk gecorreleerd is met de Fourier-transformatie van een andere Booleaanse functie. En ze toonden aan dat het de grootste kwantum black-box-versnelling tot nu toe gaf.

Professor Long Guilu en zijn medewerkers ontwierpen een kwantumcircuit voor het implementeren van meervoudige Forrelations. Ze realiseerden het tweevoudige en drievoudige geval van Forrelations op een nucleaire magnetische resonantiespectrometer door de waarde van Forrelation te meten om te bepalen of deze groter was dan 3/5 of de absolute waarde kleiner was dan 1/100. Dit is de eerste experimentele realisatie van het Forrelation-probleem dat in de literatuur wordt gerapporteerd. Hun resultaten zijn weergegeven in figuur 1.

Professor Long Guilu, die het experiment leidde, zegt, "Een van de moeilijkheden is het bereiken van een hoge betrouwbaarheid van de uiteindelijke staten, aangezien de waarde van Forrelation zeer gevoelig is voor de meting. Om de fout binnen een drempelwaarde te controleren, we gebruikten een geoptimaliseerde gradiënt-opstijgingspulstechniek in plaats van een samengestelde pulsreeks van harde pulsen en J-koppelingevoluties."

Professor Yung Man-Hong wijst op de toekomstige ontwikkeling van hun werk:"Alle kwantumalgoritmen zijn geïmplementeerd op een drie-qubit kwantuminformatieprocessor, die vanwege de huidige experimentele technieken mogelijk niet de kracht van kwantumberekening over klassieke berekening biedt. Echter, dit prototype-experiment geeft aan dat we in de nabije toekomst kwantumsuprematie kunnen krijgen in relatief eenvoudige kwantumapparaten."