通过浅层深度测量实现样本最优的单拷贝量子态层析
量子态层析(QST)是量子信息科学中的基础性问题之一。在各类评估指标中,样本复杂度被广泛用于衡量QST算法的性能。虽然多拷贝测量已被证明可实现最优样本复杂度,但其在近期量子设备上的实现仍具挑战性。实际应用中,采用浅层电路的单拷贝测量方案更具可行性。尽管近期已有研究提出了基于单量子比特测量的近最优QST算法,但其样本复杂度仍未达到单拷贝测量条件下的已知下界。该研究团队通过采用深度为𝒪(logn)的n量子比特系统电路,取得两项突破性进展:首先,对于秩为r的d维量子态ρ,在迹距离误差ϵ范围内,实现了𝒪(dr²lnd/ϵ²)的样本复杂度,相较于已知下界Ω(dr²/ϵ²)仅存在lnd因子的差距,达到近乎最优;其次,在r=d的普遍情况下,该团队成功消除了lnd因子,将样本复杂度优化至𝒪(d³/ϵ²)的理论最优值。
