基于光子计数的二元相干态最优非投影测量演示

量子态判别是量子测量理论中的核心问题，其应用涵盖量子通信至量子计算。典型的态判别测量范式涉及最小错误概率或具有最小不确定结果概率的无歧义判别。作为替代，最优不确定测量（一种非投影测量）可在给定不确定概率下实现最小错误。这一更一般的测量涵盖了标准态判别范式，并为量子信息与通信提供了更强大的工具。在此，我们基于线性光学与单光子探测，实验演示了用于二元相干态判别的最优不确定测量。我们的演示利用基于干涉的相干位移操作、单光子探测与快速反馈，以高保真度制备用于最优非投影量子测量的最优反馈策略。该广义测量使我们能够在二元相干态的最小错误到无歧义测量等标准范式间以最优方式过渡。作为一种特例，我们利用该广义测量实现了相位相干态的最优最小错误测量，其是在平均功率约束下通信的最优调制方式。此外，我们提出了一种混合测量，将二元最优不确定测量与序贯无歧义态消除相结合，以实现相干态的高维不确定测量。