完全可重构光子集成电路上阈值量子态测量的实验验证

重构复杂量子系统的量子态代表着所有量子信息应用中不可或缺的任务，无论是用于表征目的还是验证量子协议。近期的技术发展显示，构建具有不同平台上逐渐增大 qubit 数量的量子系统的能力正在提升。基于量子态测量的标准方法虽然提供了完全表征未知量子态的方法，但需要随着 qubit 数量呈指数级增长的测量次数。随后提出的其他方法则尝试减少测量次数，或聚焦于输出状态的特定属性，而非对其进行完整重构。本文展示了在一个具有 n=4 个 qubit 的高级混合光子平台上，应用一种称为阈值量子态测量的方法。该方法无需对量子态进行先验知识，即可从密度矩阵对角线测量开始，选择仅包含有信息的本征投影。我们展示了该方法在光子平台上的有效性，通过在重构量子协议所需的相关状态时，仅使用极少的测量次数即可获得结果，信息损失非常有限。该协议的优势为其在更大、更复杂的系统中应用开输了视野。