双基之力:通过少数量子比特测量实现几乎所有量子态的鲁棒且复制最优认证
量子信息科学中的一个核心任务是态验证:测试一个未知态是否在ϵ₁接近某个固定目标态,或者ϵ₂远离该态。近期研究表明,出人意料地简单的测量协议——仅包含单比特测量——足以验证任意n比特量子态[HPS25, GHO25]。然而,这些验证协议缺乏鲁棒性:它们无法允许恒定的ϵ₁,而只能对与目标态迹距离在ϵ₁=O(1/n)范围内的态进行确定性验证。在许多实验场景中,随着系统规模增大,适当的误差容限应为恒定值,因此这种鲁棒性的缺失使得现有测试无法大规模应用,无论重复测试多少次。本研究提出了基于少数量子比特测量的鲁棒验证协议,适用于除O(2⁻ⁿ)比例纯目标态之外的所有情况。第一个协议实现了恒定鲁棒性(即ϵ₁=Θ(1)),采用单个O(logn)比特测量配合其他比特在Z或X基矢上的单比特测量。得益于其鲁棒性,该协议同时实现了与n无关的恒定拷贝复杂度(这是最优的)。第二个协议仅使用单比特测量,具备近似鲁棒性:ϵ₁=Ω(1/logn)。这些测试基于条件保真度的新不确定性原理,该原理可能具有独立的理论价值。
量科快讯
1 天前
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