14量子比特态的四小时内完整重构

全量子态层析（FQST）在无先验知识或假设的情况下估计量子系统态时发挥着独特作用。遗憾的是，由于FQST需要信息（过）完备测量，测量基的数量和数据处理的计算复杂度都随量子系统尺寸呈指数增长。一个14量子比特纠缠态已在离子阱中实验制备，而14量子比特态FQST的数据处理能力似乎远未达实用。本文中，FQST的计算能力被推进到使用线性回归估计（LRE）算法重构一个14量子比特态，运行时间仅3.35小时，即使采用信息过完备泡利测量。LRE算法的计算复杂度对于14量子比特态首先通过丢弃所有零元素从 $O(10^{19})$ 降低到 $O(10^{15})$，并且通过利用LRE算法的并行性与并行图形处理单元（GPU）编程进一步加速其计算效率。我们的结果可在具有大量子系统的量子信息技术中发挥重要作用。