Wie würde ein Quantencomputer (Netzwerk) lückenlose Bell-Tests durchführen?

In einer einfachen Form besagt der Satz von Bell :

Keine physikalische Theorie lokaler versteckter Variablen kann jemals alle Vorhersagen der Quantenmechanik reproduzieren.

Bell entwickelte eine Reihe von Ungleichungen, um spezifische experimentelle Beispiele zu liefern, um zwischen den Vorhersagen jeder Theorie, die auf lokalen versteckten Variablen beruht , und denen der Quantenmechanik zu unterscheiden . Daher sind Bell-Test-Ungleichungsexperimente in der Quantenmechanik von grundlegendem Interesse. Wenn man jedoch die Dinge richtig machen will, erkennt man, dass es eine Reihe von Lücken gibt, die in unterschiedlichem Maße alle Experimente betreffen, die versuchen, Bell-Tests durchzuführen . [1] Experimente, die versuchen, diese Lücken zu schließen, sind eher einzigartig als routinemäßig . Eines der Ergebnisse von Allzweck-Quantencomputern oder Netzwerken davon wäre die Fähigkeit, routinemäßig anspruchsvolle Quantenexperimente durchzuführen.

Frage: Welche Anforderungen müssten an einen Allzweck-Quantencomputer (Netzwerk) gestellt werden, um Bell-Tests durchführen zu können, die mindestens so lückenlos sind wie die bisher beste Realisierung ?

Aus Gründen der Klarheit: Im Idealfall wird die beste Antwort einen Quantencomputer-Ansatz verwenden und nahezu technische Details oder zumindest architekturnahe Details enthalten. Wenn man das Experiment beispielsweise als einfache Quantenschaltung schreibt, kann eine der aktuellen Architekturen ausgewählt werden, und aus dieser würde man einige realistische Größenordnungsschätzungen für die erforderlichen Zeiten der verschiedenen Quantentore / -messungen und der erforderlichen physikalischen Werte vornehmen Abstand zwischen den verschiedenen Qubits.

[1] Wie von @kludg kommentiert, wurde argumentiert, dass " ..kein Experiment, so ideal es auch ist, als völlig lückenlos bezeichnet werden kann ", siehe Standpunkt: Schließen der Tür zu Einsteins und Bohrs Quantendebatte

Wenn von einem lückenlosen Bell-Test die Rede ist, meinen sie wirklich, dass die beiden Lücken, die die Mehrheit der Menschen am meisten betreffen, gleichzeitig geschlossen werden: die Messlücke und die Lokalitätslücke.

Lassen Sie uns das Protokoll kurz überprüfen:

• A Bell - Zustand $(|00\rangle+|11\rangle)/\sqrt{2}$

• $d$

• Alice und Bob wählen jeweils einen zufälligen Bitwert aus.

• $x$$Z$$X$$A_x$

• $y\in\{0,1\}$$(Z+(-1)^yX)/\sqrt{2}$$B_y$

• $$S=A_0(B_0+B_1)+A_1(B_0-B_1).$$

$d$$d/c$$c$$d/c$

$83\%$

$P=0.039$). Wenn Sie es besser machen möchten, benötigen Sie entweder Geräte, die eine bessere Leistung als ihre erzielen, oder um mehr Durchläufe des Experiments durchzuführen. Das ist jetzt vielleicht die größte experimentelle Herausforderung; um die Geschwindigkeit solcher Geräte so zu verbessern, dass es nicht 18 Tage dauert, 245 Versuche zu generieren! Diese Experimente behaupten auch, die Lücke in der Wahlfreiheit zu beseitigen, wobei man befürchtet, dass die Zufallszahlengeneratoren, die zur Auswahl der Messgrundlagen von Alice und Bob verwendet werden, auch von demselben lokalen Modell versteckter Variablen gesteuert werden, anstatt eine perfekte Zufälligkeit zu erzeugen unkorreliert mit dem Rest des Experiments.

In Bezug auf eine Quantencomputerarchitektur, um dies zu implementieren, ist dies kein besonders natürliches Problem: Für einen Quantencomputer möchte man in der Lage sein, so viel Verbindung und Interaktion wie möglich zwischen den Qubits herzustellen, was eher das Gegenteil von der Notwendigkeit ist trenne sie über große Entfernungen. Ich nehme an, die Art von Kontext, die das richtige Szenario zu generieren beginnt, sind die Entwürfe für skalierbare Quantencomputer mit Ionenfallen, bei denen es mehrere getrennte Fallen gibt, von denen jede nur gelegentlich interagiert. Wenn jedes davon weit genug voneinander entfernt wäre, könnte man sich einen lückenlosen Bell-Test vorstellen. Ich glaube, dass die Messeffizienzen in diesen Szenarien hoch genug sind. Die Frage ist dann, wie weit diese verschiedenen Orte voneinander entfernt sein müssen, um das Lokalitätsschlupfloch zu schließen. Ich habe ' Ich habe keine Berechnung basierend auf realen Daten durchgeführt, aber ich denke, die Antwort liegt in der Größenordnung von Kilometern, dh für einen einzelnen Computer völlig unvernünftig. Für mich wären dies separate Computer, die sehr hart daran arbeiten, mit dem Minimum an gemeinsam genutzten Ressourcen (dh Verschränkung) kooperativ zu rechnen.