基于囚禁离子设备上量子置信传播的光通信联合检测接收机展示量子优势

量子优势的演示主要集中于计算加速和的多体物理量子模拟，受限于当前设备的保真度与能力。利用通用量子处理以最小允许错误概率判别激光脉冲调制的经典通信码字，呈现了一个有前景的平行方向，该方向在量子态判别中具有基础重要性，同时在深空激光通信中具有技术相关性。在此我们展示了一个量子联合检测接收机的实验实现，用于 3 位线性树码的二进制相移键控调制码字，采用最近提出的量子算法：带量子消息的置信传播。该接收机被转译为量子电路，并在囚禁离子设备上实验实现——最近发布的 Honeywell LT-1.0 系统，使用 ${}^{171}Yb+$ 离子，其具备全连接和中电路测量能力，这些对本演示至关重要。我们确凿地实现了先前假设但迄今未演示的联合量子检测方案，并提供了一个实验框架，在低平均光子数极限下超越了与脉冲逐次检测相关的最小平均解码错误概率的量子极限。完整的联合检测方案跨越了基于光子和囚禁离子的量子信息科学，将调制字母表的相干态映射到单离子量子比特的保内积态上。展望未来，我们的工作为具有在天文学和新兴天基平台中应用的量子增强接收机的混合实现开辟了新途径。