中国科大实现最小资源消耗的量子态分辨

　　中国科年夜郭光灿院士团队正在量子态辨别研究中取患上重要进展。该团队李传锋、项国勇、侯志博研究组正在最小资本耗损的量子态辨别问题中初次提出了全局最优自顺应计谋，并成长了自顺应团体丈量试验技能，试验成果相比国际最佳要领节流约30%资本。该研究结果于3月14日正在线颁发正在国际出名期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

　　量子世界的一个焦点特性是两个量子态一般没有正交，且没有正交的量子态不克不及完善区别，这一方面为量子信息技能保险性供给了保证，另外一方面也使患上量子态区别成为量子信息迷信中有应战性的根蒂根基问题。现实量子信息使命中凡是思量最小耗损量子态辨别问题，即正在给定辨别不对率要求下，怎样设计最优丈量计谋使患上平均耗损量子态拷贝数起码。以后国际上最佳丈量要领是最优固定丈量，即对一切耗损资本采纳不异丈量。这类要领第一个局限性是固定丈量，不克不及充实哄骗丈量历程中获得的信息；第二个局限性是局域丈量，不克不及全局提取量子态信息。

　　项国勇等人针对上述局限性起首提出全局最优自顺应计谋，既充实哄骗了丈量历程获得的信息，也将局域丈量拓展到团体丈量。并基于丈量轮次平移对称性，给出了该自顺应计谋的疾速收敛迭代算法。限定正在局域丈量时，平均耗损量子态拷贝数比国际以后最佳要领节流16.6个拷贝（24%），称为局域边界。项国勇等人正在最近几年出力成长的固定两拷贝团体丈量技能根蒂根基上[Nat. Co妹妹un. 9,1(2018); Sci. Adv. 5, 2375 (2019); PRL 124, 060502(2020); PRL 125, 210401(2020); PRapplied 20, 044032(2023)]，进一步成长了自顺应两拷贝团体丈量技能。试验上完成了基于自顺应量子团体丈量技能的全局最优自顺应量子态辨别计谋。正在不对率0.01%要求下，辨别二维量子混态耗损的拷贝数显著打破结局域边界，节流了3.9个拷贝（6.0%）。

图1全局最优自顺应计谋及其迭代求解算法，和自顺应团体丈量用于量子态辨别的试验成果。

　　该事情无理论上提出了合用于所有不对率要乞降一切单向丈量情势的全局最优自顺应计谋，该计谋可以拓展到更为庞大的多个、高维量子态辨别景象，极年夜推进了最小耗损量子态辨别问题的实践研究。试验上也将团体丈量技能从固定丈量成长到自顺应丈量，初次展示了自顺应团体丈量技能的壮大信息提取才能，这类丈量才能无望使用于其余量子信息使命。

　　中国科年夜少年班学院本科生田博轩为论文第一作者，通信作者为中国科年夜项国勇传授以及侯志博传授。该项研究获得了科技部、国度天然迷信基金委、中国迷信院以及教诲部的撑持。

　　论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.110801