通过广义宇称测量高效制备非经典态
玻色模的非经典态,尤其是大数态,是量子信息处理和量子计量学的宝贵资源。然而,由于玻色系统均匀的能谱结构,通过幺正操作生成目标福克态具有固有复杂性。该研究团队提出了一种基于测量的新方案:利用玻色模与辅助二能级原子的共振杰恩斯-卡明斯相互作用,结合对原子的连续投影测量。通过构建由多轮自由演化与定时测量组成的广义宇称测量,该方案能高效滤除非目标布居数,并将目标模条件性地推向所需福克态。理想情况下,仅需8轮测量即可制备保真度超过98%的|n_t≈2000⟩福克态。在当前电路量子电动力学平台存在量子比特耗散、退相位和腔衰减的情况下,通过6次测量可制备保真度约80%的|n_t≈100⟩福克态。研究发现,制备大数福克态|n_t⟩所需的测量轮数近似满足log₂n_t标度关系,与量子相位估计算法制备态时所需的辅助量子比特数量级相当,但所需门操作数量显著减少。该方案同样适用于制备高保真度的自旋系综大迪克态|J<1000,0⟩,经不到3次测量即可达到满足量子Fisher信息逼近海森堡极限的精度要求,适用于x轴旋转相位测量。
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