量子科技中心_量科网

量子相干性的检测与表征不仅在量子理论基础上具有根本重要性，对快速发展的量子技术领域也至关重要——该领域已将相干性与量子优势联系起来。传统检测方法采用“相干性见证者”（可通过期望值证明相干性存在的可观测量），但这类设计仅能检测量子系统部分可能状态中的相干性。该工作构建了能检测未知纯态|ψ⟩相干性的协议：当拥有m份未知纯态|ψ⟩时，研究表明以≥2/3成功概率检测相干性的实验流程样本复杂度为Θ(𝓒(|ψ⟩)⁻¹)，其中𝓒(|ψ⟩)为|ψ⟩的几何相干性度量。若进一步具备制备该未知态的幺正算子Uψ及其逆Uψ†，该团队开发出采用类Grover振幅放大技术的检测协议，样本数实现平方级缩减至O(𝓒(|ψ⟩)⁻¹/²)。通过将相位估计与振幅放大结合，能以O(1/ε)样本复杂度（相比蒙特卡洛方法的O(1/ε²)）获得加性误差ε内的几何相干性上界估计。该振幅估计协议所需平均样本数为几何相干性度量提供了新操作诠释。最后，研究还量化了协议能容忍的噪声强度界限。