量子科技中心_量科网

量子态的非线性性质是量子信息和多体物理学的核心要素，但通过实验对其进行评估颇具挑战性，因为这通常需要多副本操作或大量测量设置。为解决这一难题，我们开发了一个通用框架——基于碰撞的非线性估计（CBNE），用于高效测量量子态 ρ 的非线性量，例如可观测量 O 的高阶期望值 tr(O​ρ^t)。引人注目的是，我们的协议仅需单一测量设置，前提是系统维度足够大或拥有少量辅助量子比特；这与传统认知中非线性估计需要多个测量基的预期形成鲜明对比。此外，CBNE 在实验阶段与可观测量的选择无关，从而能够同时估计多个非线性函数。该框架还可扩展至更广泛的任务，包括估计量子态的主成分性质及部分转置矩。我们的结果为在近量子设备上测量非线性态性质提供了一条实用且可扩展的路径。