تمامی فناوری‌های کوانتومی، از رمزنگاری تا محاسبات، به آماده‌سازی و مشخصه‌یابی دقیق حالت‌های کوانتومی، یعنی توابع موج یک ذره یا مجموعه‌ای از ذرات بستگی دارد. اما این توابع موج را نمی‌توان برای حصول اطمینان از آن‌که به درستی آماده شده‌اند، به طور مستقیم در پیش چشم مجسم کرد.
تکنیکی که با عنوان رمزنگاری کوانتومی شناخته شده، راه حلی ارائه می‌دهد که بسیار شبیه به رمزنگاری کلاسیک است، که تصاویر سه بعدی را با قرار دادن آن‌ها در کنار تصاویر دوبعدی ثبت می‌کند. رمزنگاری کوانتومی، یک حالت کوانتومی را به طور کامل از طریق مجموعه‌ای از اندازه‌گیری‌های تصویری، برای مثال حالت‌های مختلف قطبش فوتون، مشخصه‌یابی می‌کند. اما تاکنون پژوهشگران نتوانسته‌اند روشی قاطع برای تعیین میزان نزدیکی برگرداندن رمزنگاری به حالت کوانتومی حقیقی بیابند.

T. Sugiyama et al., Phys. Rev. Lett. (2013)

در مقاله‌ای در Physical Review Letters، که Takanori Sugiyama و هم‌کارانش در دانشگاه توکیو ژاپن گزارش کرده‌اند، به روابط کمّی جدیدی برای محاسبه دقت رمزنگاری کوانتومی دست یافته‌اند. بعد از آن‌که مجموعه‌ای از حالت‌ها توسط تعدادی از اندازه‌گیری‌ها آماده و مشخصه‌یابی شدند، این الگوریتم می‌تواند تعیین کند تا چه حد این حالت‌ها به حالت‌های مطلوب هدف نزدیک هستند. پروتکل آن‌ها دارای مزیت‌هایی مهمی نسبت به روش‌های دیگر است: اول، اگر تعداد کافی از اندازه‌گیری‌ها وجود داشته باشد، می‌تواند تضمین کند که حالتی که به روش رمزنگاری کوانتومی تخمین زده می‌شود، به قدر دلخواه به حالت اصلی نزدیک است. دوم، رابطه تنها به پارامترهایی بستگی دارد که از اندازه‌گیری قابل استخراج‌اند، نه آن‌که از قبل برای حالت آماده‌شده‌ی صحیح تخمین زده شده باشند. این روش بر دسته وسیعی از آزمایش‌ها قابل اعمال است و با متداول‌ترین روش‌های مورد استفاده برای اندازه‌گیری «فاصله کوانتومی» میان حالت‌ها سازگار است.

منبع: Building a Better Quantum State

مرجع: Precision-Guaranteed Quantum Tomography

Takanori Sugiyama, Peter S. Turner, and Mio Murao

(2013)Phys. Rev. Lett. 111, 160406