¿Cómo realizaría una computadora Quantum (red) pruebas de Bell sin lagunas?

En una forma simple, el teorema de Bell establece que:

Ninguna teoría física de las variables ocultas locales puede reproducir todas las predicciones de la mecánica cuántica.

Bell desarrolló una serie de desigualdades para proporcionar ejemplos experimentales específicos para distinguir entre las predicciones de cualquier teoría basada en variables locales ocultas y las de la mecánica cuántica . Como tal, los experimentos de desigualdad de prueba de Bell son de interés fundamental en la mecánica cuántica. Sin embargo, si uno quiere hacer las cosas correctamente, se da cuenta de que hay una serie de lagunas que afectan, en diferentes grados , a todos los experimentos que intentan realizar pruebas de Bell . [1] Los experimentos que intentan cerrar estas lagunas tienden a ser únicos en lugar de rutinarios. . Uno de los resultados de tener computadoras cuánticas de propósito general, o redes de las mismas, sería la capacidad de realizar rutinariamente experimentos cuánticos sofisticados.

Pregunta: ¿Qué requisitos tendría que cumplir una computadora cuántica (red) de propósito general para poder implementar pruebas de Bell que sean al menos tan libres de lagunas como la mejor realización que se ha hecho hasta ahora ?

Para mayor claridad: idealmente, la mejor respuesta tendrá un enfoque de computación cuántica y contendrá detalles cercanos a la ingeniería, o al menos cerca de la arquitectura. Por ejemplo, al escribir el experimento como un simple circuito cuántico, se puede elegir una de las arquitecturas actuales y, a partir de ahí, realizar estimaciones de orden de magnitud realistas a los tiempos requeridos de las diferentes puertas / medidas cuánticas y de la física requerida. distancia entre los diferentes qubits.

[1] Como comentó @kludg, se ha argumentado que " ..no se puede decir que ningún experimento, por ideal que sea, esté totalmente libre de lagunas ", ver Punto de vista: Cerrar la puerta en el debate cuántico de Einstein y Bohr

Cuando las personas hablan de una prueba de Bell sin lagunas, lo que realmente quieren decir es que las dos lagunas que más preocupan a la mayoría de las personas se cierran simultáneamente: la laguna de medición y la laguna local.

Repasemos brevemente el protocolo:

• Un estado de Bell $(|00\rangle+|11\rangle)/\sqrt{2}$

• $d$

• Alice y Bob escogen un valor de bit aleatorio.

• $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$

$83\%$

$P=0.039$) En última instancia, si desea hacerlo mejor, necesita dispositivos que funcionen mejor que los suyos, o para realizar más ejecuciones del experimento. Ese es, quizás, ahora el principal desafío experimental; ¡para mejorar la velocidad de tales dispositivos para que no tarde 18 días en generar 245 pruebas! Estos experimentos también afirman eliminar la laguna de libertad de elección, en la que a uno le preocupa que los generadores de números aleatorios que se utilizan para elegir las bases de medición de Alice y Bob también se rijan por el mismo modelo de variable oculta local, en lugar de generar una aleatoriedad perfecta que es no correlacionado con el resto del experimento.

En términos de una arquitectura de computación cuántica para implementar esto, ese no es un problema particularmente natural: para una computadora cuántica, uno quiere poder crear tanta conexión e interacción entre los qubits como sea posible, que es más bien lo contrario de la necesidad de separarlos a grandes distancias. Supongo que el tipo de contexto que está comenzando a generar el escenario correcto son los diseños para computadoras cuánticas de trampa de iones escalables, donde hay múltiples trampas separadas, cada una de las cuales solo interactúa ocasionalmente. Si cada uno de estos estuvieran lo suficientemente separados, se podría pensar en una prueba de Bell sin escapatorias. Creo que las eficiencias de medición en estos escenarios son lo suficientemente altas. La pregunta entonces es, ¿qué tan separadas deben estar estas diferentes ubicaciones para cerrar el agujero del bucle de la localidad? No tengo No hice ningún tipo de cálculo basado en datos reales, pero creo que la respuesta es del orden de kilómetros, es decir, completamente irrazonable para una sola computadora. Para mí, esas serían computadoras separadas, trabajando muy duro para calcular cooperativamente usando el mínimo de recursos compartidos (es decir, enredos).