Wetenschappers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om vast te stellen wanneer een systeem zich quantummechanisch gedraagt in eenvoudige communicatie-opstellingen. Deze methode stelt onderzoekers in staat om een duidelijk onderscheid te maken tussen klassieke en quantumstatistieken, wat voorheen een uitdaging vormde binnen deze specifieke scenario's.
Binnen de quantumfysica worden communicatiescenario's beschouwd als toegankelijke omgevingen om quantumgedrag te bestuderen. Tot voor kort ontbrak echter een algemene manier om klassieke statistieken effectief te scheiden van quantumstatistieken in deze settings, in tegenstelling tot wat wel mogelijk was bij Bell-scenario's of specifieke 'prepare-measure'-opstellingen. Volgens een publicatie op arxiv.org hebben Albert Rico en zijn collega's dit hiaat opgevuld door het afleiden van zogenaamde 'dimensionale ongelijkheden'.
De kracht van deze nieuwe benadering ligt in de beperkte hoeveelheid data die nodig is voor een analyse. De onderzoekers maken gebruik van slechts vier parameters uit de input-outputstatistieken, waarbij gekeken wordt naar gebeurtenissen die gecorreleerd of anticorreleerd zijn. Op basis van deze gegevens kan worden bepaald of de resultaten verklaard kunnen worden via de klassieke fysica of dat er sprake is van quantummechanisch gedrag. In deze wetenschappelijke context draait het om de formele overdracht van data, wat verschilt van de algemene definitie van cambridge.org als het uitwisselen van informatie tussen mensen.
Een cruciaal onderdeel van het onderzoek is de certificering van metingen. De auteurs stellen dat wanneer bepaalde ongelijkheden volledig worden verzadigd onder specifieke dimensionale aannames, dit dient als bewijs voor Symmetric Informationally Complete Positive Operator-Valued Measures (SIC-POVMs). Daarnaast is de methode robuust tegen ruis, wat van groot belang is voor praktische toepassingen in de quantumtechnologie, aangezien omgevingsfactoren vaak de meetresultaten beïnvloeden.
Het proces kan bovendien plaatsvinden zonder dat er sprake hoeft te zijn van meetonverenigbaarheid. Dit verlaagt de technische drempel voor experimenten aanzienlijk. De ongelijkheden fungeren hierbij als een 'dimension witness' voor zowel gecorreleerde als anticorreleerde statistieken. Hierdoor kunnen onderzoekers met een minimale technische setup aantonen dat er een 'quantumvoordeel' is: een situatie waarin een quantummechanisch systeem een taak efficiënter uitvoert dan een klassiek systeem.
Het onderzoeksteam bestond uit Albert Rico, Javier Fernández, Mani Zartab, John Calsamiglia en Some Sankar Bhattacharya. De volledige theoretische onderbouwing van hun bevindingen is beschikbaar gesteld via , zodat de internationale gemeenschap de resultaten kan verifiëren. Door de koppeling tussen theoretische voordelen en meetbare statistieken in basale omgevingen, biedt dit instrument nieuwe mogelijkheden voor het testen van quantumhardware en het begrijpen van informatieoverdracht op subatomair niveau. De details van deze methodiek zijn verder uitgewerkt in de wetenschappelijke tekst op , waarin de wiskundige kaders voor de dimensionale ongelijkheden worden gepresenteerd.