大皖新聞訊 記者日前從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊在量子態分辨研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、項國勇、侯誌博研究組在最小資源消耗的量子態分辨問題中首次提出了全域最優自適應策略，並行展了自適應集體測量實驗技術，實驗結果相比國際最好方法節省約30%資源。
該研究成果於3月14日線上發表在國際知名期刊【物理評論快報】上。
量子世界一個核心特征是兩個量子態一般不正交，且不正交的量子態不能完美區分。這一方面為量子資訊科技安全性提供了保障，另一方面也使得量子態區分成為量子資訊科學中有挑戰性的基礎問題。實際量子資訊任務中通常考慮最小消耗量子態分辨問題，即在給定分辨錯誤率要求下，如何設計最優測量策略使得平均消耗量子態拷貝數最少。當前國際上最好測量方法是最優固定測量，即對所有消耗資源采用相同測量。這種方法第一個局限性是固定測量，不能充分利用測量過程中得到的資訊；第二個局限性是局域測量，不能全域提取量子態資訊。
項國勇等人針對上述局限性首先提出全域最優自適應策略，既充分利用了測量過程得到的資訊，也將局域測量拓展到集體測量。並基於測量輪次平移對稱性，給出了該自適應策略的快速收斂叠代演算法。限制在局域測量時，平均消耗量子態拷貝數比國際當前最好方法節省16.6個拷貝（24%），稱為局域界限。項國勇等人在近年著力發展的固定兩拷貝集體測量技術基礎上，進一步發展了自適應兩拷貝集體測量技術。實驗上實作了基於自適應量子集體測量技術的全域最優自適應量子態分辨策略。在錯誤率0.01%要求下，分辨二維量子混態消耗的拷貝數顯著打破了局域界限，節省了3.9個拷貝（6.0%）。
該工作在理論上提出了適用於一切錯誤率要求和所有單向測量形式的全域最優自適應策略，該策略可以拓展到更為復雜的多個、高維量子態分辨情形，極大推進了最小消耗量子態分辨問題的理論研究。實驗上也將集體測量技術從固定測量發展到自適應測量，首次展示了自適應集體測量技術的強大資訊提取能力，這種測量能力有望套用於其他量子資訊任務。
中國科大少年班學院本科生田博軒為論文第一作者，通訊作者為該校項國勇教授和侯誌博教授。該項研究得到了科技部、國家自然科學基金委、中國科學院和教育部的支持。
大皖新聞記者 陳牧
編輯 許正文
