量子技术利用量子力学效应处理、存储或探测信息，被认为在部分任务中可能优于经典设备。但在实际应用中，如何在无法完全检查设备内部结构的情况下确认其是否按预期制备量子态、执行量子测量，仍是量子工程面临的关键难题。

研究人员通常采用“自我测试”（self-testing）来验证量子系统：该方法不依赖对设备内部工作机制的检查，而是通过分析系统输出结果来确认量子态或测量的性质。

布鲁塞尔自由大学（ULB）、格但斯克大学以及波兰科学院的研究团队近日在《自然物理学》发表论文，提出一种通用自我测试方案，旨在用于验证任何量子态或测量。论文介绍的协议将待验证设备置于一个简单的星形量子网络中，通过评估不同输出测量之间的相关性来进行判定；这些输出共享纠缠量子态，研究人员据此检验实验相关性是否与理论预测一致。

格但斯克大学博士后Shubhayan Sarkar在论文相关表述中指出，未来量子计算机可能像当今超级计算机一样主要通过远程方式访问，在这种情况下，用户需要一种方法确认设备给出的结果确实源于量子现象。

研究团队将这一类在最小物理假设下对量子设备进行认证的思路归入“设备无关认证”。Sarkar表示，由于量子设备建立在量子态、测量与操作之上，要实现设备无关认证，就需要以设备无关的方式认证这些基本要素；相关方法以量子非定域性为基础，其实验检验曾获得2022年诺贝尔奖。

在研究路径上，Sarkar在波兰科学院理论物理中心攻读博士期间即开始探索自我测试的量子验证方案，其博士研究聚焦于为特定量子态或测量寻找可行的验证方式。他表示，在其开始博士学习时，双分量态的相关问题已得到解决，但更一般情形所知有限，且在标准场景下难以推进。

博士毕业后，Sarkar与波兰科学院理论物理中心助理主任Remigiusz Augusiak教授合作，将研究扩展到包含多个独立源的量子网络。Augusiak介绍，星形网络结构中存在一个中心节点与多个外部节点相连，中心节点可对来自各连接的信号执行联合操作，而外部节点仅对各自连接进行操作。研究团队利用一系列贝尔不等式，先对外部系统及其与中心节点的连接进行认证，并在附加条件下进一步认证中心节点的联合操作；两阶段认证在同一次实验中完成。

研究团队强调，新协议的主要特点在于通用性。论文指出，其所依赖的星形网络已在外部系统数量有限的条件下实现过实验验证，至少表明该方案在小规模网络中的可行性；未来可在包含更多纠缠系统的更大规模网络中进一步测试。

Augusiak表示，研究通过证明对每一种量子态与测量都存在一组唯一相关性，从而可在不信任所用设备的前提下对其进行识别，解决了量子理论中的一个基础问题。应用层面上，该方案提供了认证任意量子制备设备与测量设备的方法，有助于进一步认证更广泛的量子设备；同时，研究还回应了一个开放问题，即混合态能否在设备无关框架下被认证，并指出这在标准贝尔场景中无法实现。

研究人员同时指出，该方案目前仍属于原理验证性质，距离实际应用仍需进一步优化。Sarkar表示，后续工作包括减少所需的贝尔测试次数、提升对噪声与缺陷的鲁棒性；此外，将更多量子信息协议适配到星形网络结构，也被视为可利用该结果更便捷实现设备无关方案的方向。

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