中科大实现国际最高效量子态层析测量

本报讯（记者 桂运安）记者4月14日从中科大获悉，该校郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与复旦大学、北京理工大学、南京邮电大学的合作者提出基于光子量子行走的确定性集体测量方法，在实验上实现目前国际上最高效的量子态层析测量。研究成果4月12日在线发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。

量子测量是提取量子系统信息必不可少的手段，由于量子世界的概率性，为了提取足够多信息，需要对多个相同的量子系统进行测量。研究发现，虽然这些相同量子系统之间没有纠缠，甚至没有经典关联，但是对他们进行集体测量比现有的对每份量子系统单独测量能提取更多信息，从而更高效、更精确地完成各种量子信息任务。尽管早在20年前，集体测量已被提出并且其重要性得到广泛认可，但有效实现集体测量一直被认为是实验上无法完成的事，因为集体测量方案中的非局域测量很难在实验上确定性地实现。

李传锋、项国勇等人提出一种基于量子行走确定性实现任意两份拷贝的量子态集体测量的一般方法，并在实验上用光子量子行走高保真度地实现了最优的集体测量，首次把这种确定性集体测量用于单比特量子态层析的实验研究，突破局域测量的量子精度极限，获得当前最高效的量子态层析效率。实验结果表明，集体测量至少可以将层析效率提高50%，且效率提高幅度随着量子态纯度以及量子系统拷贝数增加而增加。

该工作提供了一种突破多参数量子精密测量（包括量子态层析）中局域测量的量子精度极限方法，开创了利用集体测量实现量子信息处理及量子力学基本问题研究的新方向。

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