Kvantinformation är ett fält där informationen kodas till kvanttillstånd. Att dra fördel av "kvantiteten" i dessa tillstånd, forskare kan utföra effektivare beräkningar och säkrare kryptografi jämfört med sina klassiska motsvarigheter.

Ett team under ledning av professor Guo Guangcan från University of Science and Technology of China (USTC) från CAS implementerade experimentellt en skalbar kvanttillståndsverifiering på två-qubits och fyra-qubits intrasslade tillstånd med icke-adaptiva lokala mätningar. Forskningsresultaten publicerades i Fysiska granskningsbrev den 17 juli.

Initieringen av ett kvantsystem till ett visst tillstånd är en avgörande aspekt av kvantinformationsvetenskapen. Även om en mängd olika mätstrategier har utvecklats för att karakterisera hur väl systemet är initierat, för en given, Det finns i allmänhet en avvägning mellan dess effektivitet och den tillgängliga informationen om kvanttillståndet. Konventionell kvanttillståndstomografi kan karakterisera okända tillstånd samtidigt som den kräver exponentiellt dyr och tidskrävande efterbearbetning.

Alternativt senaste teoretiska genombrott visar att kvanttillståndsverifiering ger en teknik för att kvantifiera det förberedda tillståndet med betydligt färre prover, särskilt för multipartite intrasslade stater.

I forskningen som leds av professor Guo Guangcan, för alla testade stater, den uppskattade otroheten är omvänt proportionell mot antalet prover, vilket illustrerar kraften att karakterisera ett kvanttillstånd med ett litet antal prover. Jämfört med den globalt optimala strategin som kräver icke-lokala mätningar, effektiviteten i deras experiment blir bara sämre med en liten konstant faktor ( <2,5).

De jämförde prestandaskillnaden mellan kvanttillståndsverifiering och kvanttillståndstomografi i ett experiment för att karakterisera ett Greenberger-Horne-Zeilinger-tillstånd med fyra foton, och resultaten indikerar fördelen med kvanttillståndsverifiering i både uppnådd effektivitet och precision.

De realiserade experimentellt en optimal kvanttillståndsverifiering (QSV), som är lätt att implementera och robust mot realistiska brister. De uppvisade 1/n -skalningsresultaten från själva strategin utan intrasslade eller adaptiva mätningar.

Deras resultat har tydliga implikationer för många kvantmätningsuppgifter och kan användas som en fast grund för efterföljande arbete med mer komplexa kvantsystem.