中国学者实现国际上最高效的量子态层析测量

新华社合肥4月13日电(记者杨、吴兰)中国科技大学13日消息:科研小组及其合作者利用一种新的量子测量方法，实验实现了世界上最高效的量子态色谱测量。

这项研究结果于4月12日发表在权威的国际期刊《自然通讯》上。

量子测量是从量子系统中提取信息的重要手段。因此，探索量子测量的能力和局限性，对于不确定性关系、非局域性等量子物理基础问题的研究以及量子测量、量子成像和引力波探测等其他应用都具有重要意义。

然而，由于量子世界的概率，为了提取足够的信息，需要测量多个相同的量子系统。研究发现，量子的集体测量可以比现有的每个子系统的单独测量提取更多的信息，从而更有效和准确地完成各种量子信息任务。

所谓的集体测量是指通过非局域测量(即纠缠测量)同时测量一个量子系统的多个相同拷贝。尽管集体测量早在20年前就被提出，其重要性也得到广泛认可，但集体测量的有效实现一直被认为是实验无法完成的。因此，目前在量子信息任务中提取信息的大多数方法仍然局限于单个量子系统的局部测量。

中国科技大学的李传峰等人提出了一种全新的量子态集体测量方法，并在实验中实现了最优集体测量。这种确定性的集体测量首次用于单比特量子态色谱的国际实验研究，突破了局部测量的量子精度限制，获得了目前最高效的量子态色谱效率。

实验结果表明，集体测量可以将色谱效率提高至少50%，并且效率的提高随着量子态纯度和量子系统拷贝数的增加而增加。例如，对于测量2048个相同拷贝的一般纯态，两个拷贝的集体测量效率比当前最佳自适应局部测量方法高约3倍。

据介绍，该研究成果为突破多参数量子精度测量中局部测量的量子精度极限提供了一种方法，并为通过集体测量实现量子信息处理和量子力学基础问题的研究开辟了新的方向。(结束)