基于比特串隐藏结构对量子态进行认证

量子计算技术的快速发展已使得操控数十个量子比特的集体态成为可能。这一成功对高效可靠的表征与验证大规模多体量子态的方法提出了强烈需求。传统方法，如量子层析，需要在经典计算机上存储和操作波函数，在大量自由度情形下变得难以使用。在本文中，我们提出一种数值代价低廉的步骤来描述和区分量子态，其基于在至少两种不同基中的有限次简单投影测量，并通过粗粒化计算所得比特串模式间的跨尺度差异性。通过此步骤获得的信息可视为量子态的“哈希函数”——一组对具体多体波函数特定的简单数值，可用于认证。通过研究若干原型例子，我们表明其足以表征具有不同纠缠结构的量子态，包括混沌量子态。文中讨论了该差异性与冯·诺依曼熵等量子关联标准度量的联系。我们还证明，我们的方法可用于探测多体量子磁性系统中不同性质的相变。