通过单光子探测实现双光子密度矩阵的完整测量

从测量数据中重建密度矩阵（量子态层析）是评估量子器件准确性和性能的最全面方法。现有的重建双光子密度矩阵的方法需要探测两个光子，除非具备先验信息。基于路径同一性诱导量子相干的概念，我们提出了一种量子态层析方法，规避了探测两个光子的要求。我们证明，任意双量子比特密度矩阵（可包含多达十五个自由参数）均可在无任何后选择和先验信息的情况下，从单光子测量数据中完全重建。除了推进量子态测量问题的替代方法外，我们的结果还具有显著的实际意义。量子态测量的一个实际挑战在于，有效的单光子探测器并非在宽光谱范围内都易于获取。我们的方法消除了对符合测量的需求，使得在两个光子中有一个难以或无法探测的情况下也能进行量子态层析。因此，它为测量此前无法触及的量子态打开了大门。