量子通道层析与局部测试估计

该研究团队针对一个输入维度为d₁、输出维度为d₂且Kraus秩不超过r的未知量子信道ℰ的估计问题展开研究。通过建立两种模型间的查询复杂度关联:(i)直接访问ℰ,(ii)访问ℰ的随机扩张信道,研究人员证明了对于并行(可能相干)的测试方案,扩张信道访问并不能提供优势。这一结论通过构建本地测试方案得以验证——该方案仅需对ℰ进行n次查询即可精确模拟需对随机扩张进行n次查询的测试行为。 作为应用,该工作取得以下重要成果: • 实现钻石范数误差ε的量子信道层析成像仅需O(r√(d₁d₂)/ε²)次ℰ查询; • 当r√d₂=d₁时,即便ℰ是非酉信道,仍可达海森堡极限标度O(1/ε): - 钻石范数误差ε的信道层析成像需O(min{d₁².⁵/ε, d₁²/ε²})次ℰ查询; - Choi态迹范数误差ε情形仅需O(d₁²/ε)次查询; • 对混合态ℰ(|0⟩⟨0|)实现迹范数误差ε的层析成像仅需O(min{d₁¹.⁵/ε, d₁/ε²})次ℰ查询。

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提交arXiv: 2025-12-15 18:07

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