作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 代表蒸馏的图画——量子技术的基本子程序
信用:方。刘（姓氏）
量子技术，如量子计算机、量子传感设备和量子存储器，经常被发现在速度和性能上优于传统电子技术，因此可以很快帮助人类更有效地解决各种问题
尽管它们有巨大的潜力，但大多数量子系统天生容易受到误差和噪声的影响，这给在现实世界中实现和使用它们带来了严重的挑战
为了实现量子技术的大规模实现，研究人员一直在努力开发能够使它们对噪声更有弹性、更不容易出错的技术
虽然其中一些方法，如量子纠错和容错，已被证明是有用的，现在是量子信息科学的基石，但限制量子系统在现实世界应用中性能的因素仍知之甚少
美国剑桥大学的研究人员
K
加拿大理论物理外围研究所最近试图从理论上理解“净化”有噪声的量子资源的技术的局限性
在发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，他们从数学上证明了在与实际应用相关的不同类型的量子资源的纯化方法的准确性和效率上存在一系列普遍的限制，这些资源在量子技术的运行中起着关键作用
开展这项研究的研究人员之一刘子文告诉《物理》杂志说:“我们论文中讨论的想法和技术源于我们早期的一篇PRL论文中概述的‘一次性量子资源理论’。”
（同organic）有机
“关键的想法是分析一个叫做量子假设检验相对熵的信息论量，这个量被证明对从噪声态到纯态的转换有普遍的限制
" 信用:方。刘（姓氏）
利用数学定理，刘和他的同事证明了一系列基本的限制，在何种程度上可以净化一般的噪声资源，这源于量子力学的规律
他们进行的计算实际上适用于所有类型的量子资源
刘解释说:“更明确地说，我们推导了通过任何自由协议(包括概率协议)将任何满秩噪声状态转换为任何目标纯资源状态的误差的非平凡下界——并且发现即使从概率上讲，也不可能实现完美的资源净化。”
“特别是，在成功概率和协议的准确性之间有一个重要的折衷界限，这类似于‘不确定关系’
" 这组研究人员引入的数学定理暗示了蒸馏效率的强极限的存在，蒸馏是一种净化量子资源的技术，支撑着各种各样的蓝印量子技术
更具体地说，这些定理引入了幻态蒸馏成本的第一个显式下限，它被认为是实现可扩展和容错量子计算的领先方案
“值得注意的是，我们的定理让我们对大规模量子计算和其他量子技术的必要资源成本建立了第一个严格的理解，”刘说
“我们希望我们的结果将作为重要的指导方针，并在实际情况中得到广泛应用
此外，我们正在撰写后续工作，将非纯化定理扩展到量子信道，以使理论更加完整，量子信道直接适用于重要的动力学场景，如量子信道模拟和电路合成
" 除了阐明量子技术的成本和局限性，这些发现还增进了对量子力学基本原理的理解
像著名的不通过定理、不可克隆定理和不确定性原理一样，它们引入的新的“不纯化”定理有望在量子物理的科学和实际发展中发挥关键作用
在未来，他们可以激发进一步的研究，以了解这些限制能达到多好，最终为实际应用中更有效的量子技术铺平道路
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
