以恒定样本复杂度认证可局域化的量子特性
表征日益复杂的量子系统是量子信息科学的核心任务,但实验成本往往随系统规模呈指数级增长。利用简单的局域测量来认证关键特性——如纠缠态、线路复杂性和量子魔法态——极具应用价值,但也极具挑战性。该研究团队提出了一种基于“可局域化量子特性”物理现象的通用认证框架:对于一般多体态,当对系统其余部分实施局域投影测量后,其核心量子特性仍能稳定存在于小型子系统的投影系综中。基于这一发现,研究人员开发出通过观测小型可触及子系统来认证全局特性的新型协议。该方法仅需依赖局域泡利测量,就能实现恒定样本复杂度、恒定噪声鲁棒性以及对混合态的有效验证,在显著降低实验成本的同时,使样本复杂度实现指数级优化,并突破了传统方法的重大局限。该工作还提出一种随机基变体方案用于态保真度认证,数值模拟强烈表明该方案对一般量子态保持恒定样本复杂度与鲁棒性,较现有方法实现显著革新。该成果为大规模量子处理器认证提供了实用化、可扩展的工具包,并为理解复杂多体量子系统开辟了新视角。
