高斯态的能量无关层析

对玻色子高斯态层析的探索可以说与量子光学一样古老，但受技术发展的推动，其精确而严格的研究直到最近才进入人们的关注焦点。在本工作中，我们提出了一种高效且实验上可行的高斯态层析算法，具有可证明的恢复迹距离保证，其样本复杂度仅依赖于模式数，且——引人注目的是——在双对数因子范围内独立于态的光子数或能量。我们的算法比现有方法获得了双指数级的改进，并且它采用了在实验环境中容易实现的操作：辅助压缩真空态的制备、被动高斯酉变换以及零差检测。其核心在于一种自适应策略，该策略系统地降低系统的总压缩量，从而实现高效层析。令人惊讶的是，这证明了在迹距离下估计高斯态通常比直接估计其协方差矩阵更高效。我们的算法特别适用于量子计量学与传感领域，这些领域常采用高压缩——因而高能量——的态。作为进一步的贡献，我们为标准外差层析建立了改进的样本复杂度界限，为这一广泛使用的协议配备了严格的迹范数保证。