噪声估计中的最佳量子精度:纠缠是否必要?

该团队探究最优探测态是否需具备纠缠特性,若需要则进一步明确其性质与度量程度,该研究针对一大类被称作“向量编码”的局部量子编码过程的噪声参数估计问题,其典型实例包括局部退极化信道和比特翻转信道。研究团队首先证实:对于最优探测态而言,向量编码始终具有“连续可交换性”。基于此发现,研究人员系统解答了关于最优探测态纠缠特性的疑问。具体而言,在估计双方任意维局部退极化信道的噪声强度时,发现随着退极化强度的增加,最优探测态的纠缠度呈现阶梯式递减规律。对于多量子比特情形,分析同样显示阶梯状变化特征,但根据采用的多体纠缠度量标准不同,该阶梯既可能呈现单调性也可能呈现非单调性。研究还发现,当待估计的退极化噪声强度足够大时,完全可分离的多体态将成为最优探测态的唯一选择;甚至在中等强度退极化噪声条件下,完全可分离态往往就已达到最优。针对双量子比特局部比特翻转信道,信道与最优探测态的连续可交换性意味着采用直积态即可获得最优估计精度。

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