基于真实非高斯纠缠的量子态 tomography复杂度
量子物理
2025-12-22 v2
摘要
量子态tomography是量子物理中的基本工具，通常需要数量随系统规模呈指数级增长的态副本数，这源于子系统之间复杂的量子关联。我们指出，关联的本质确实决定了这一规模。受Hong-Ou-Mandel效应和Boson采样启发，我们定义高斯可纠缠(GE)态，通过可分离的玻色模式之间的广义干涉产生。GE态大幅扩展了高斯家族，涵盖任意可分离态、多模Gottesman-Kitaev-Preskill编码、纠缠猫态以及Boson采样输出——误差纠正和量子优势的资源。尽管如此，我们证明m模纯GE态仅需多项(m)个副本即可学习，通过提供明确的协议仅涉及heterodyne探测和经典后处理。对于GE态之外的态，我们引入一种操作单调量——将其转化为GE态所需的最小 ancillary 模数数量——并证明其恰好捕获tomography中的指数开销。作为副产品，我们表明通过两模干涉确定性生成N≥3光子的NOON态是不可能的。
引用
@article{arxiv.2411.01609,
title = {Complexity of quantum tomography from genuine non-Gaussian entanglement},
author = {Xiaobin Zhao and Pengcheng Liao and Francesco Anna Mele and Ulysse Chabaud and Quntao Zhuang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.01609},
year = {2025}
}