如何"量子"？基于中间电路泛浪度测量的宏观实在性基准测试

为了实现有意义的计算，量子计算机 (QC) 必须扩展至宏观水平——即大量量子比特的规模，这是大多数量子公司正在追求的目标。如何有效测试这些规模下的量子性？我们表明，违背宏观实在性 (MR)——即经典系统具有可被测量而不引起扰动的确定性属性——为此提供了可行的途径。用于测试 MR 的无扰动条件 (NDC)——即用于检验 MR 的等式——可通过对 $N$ 个量子比特的两个连续泛浪度测量实现，且在理想情况下独立于 $N$。然而，现实中的噪声 QC 会随着 $N$ 增大而发生量子-经典转变，这提供了一个从根本上推动的可扩展基准测试指标。我们提出了两种实现该指标的方法：一种涉及中间电路测量，探测波函数不可逆坍缩；另一种则产生可逆纠缠。两种方法均设计为无 clumpiness 漏洞：在统计误差范围内，期望的经典扰动可忽略不计。在 IBM 量子计算机上检测到 MR 的违背，最多达到 $N = 38$ 个量子比特，超过已知最佳结果一个数量级。对两种量子计算机进行基准测试，显示其量子性从上一代提升了约三倍。