基于混合采样平台对高斯与非高斯输入态的基准测试

原始的玻色采样范式——由多个单光子输入态、大规模干涉仪和多通道点击探测组成——最初被提出作为实现量子计算优势的光子途径。其超越任何经典系统所需的非高斯资源由单光子输入和点击探测提供。然而，向更大规模实验的推进导致实验要求苛刻的单光子源被高斯态所取代，从而削弱了非高斯性——一种关键的量子资源。随着学界将关注点从初始采样任务扩展到可能的实际应用，量化减少非高斯资源所带来的性能代价，以及对采用不同输入态的采样平台进行基准测试，变得至关重要。为满足这一需求，我们引入了 Paderborn Quantum Sampler（PaQS），这是一个混合平台，能够在单次实验运行中在 12 模干涉仪中对八个高斯或非高斯输入态进行采样实验。该架构能够在其他条件相同的情况下，对不同的采样模式进行直接的并排基准测试。通过采用半设备无关框架——提供不依赖于干涉仪或输入态先验知识的认证——我们验证观测数据无法被任何经典模型复现，这是展示量子优势的前提条件。应用该框架，我们观察到非高斯输入态带来的显著性能提升。