量子测量中的全局三元信息权衡

量子测量对态的扰动是量子基础物理的核心，并构成安全量子信息处理的根本基础。尽管量化信息-扰动关系是一个长期问题，但近期被验证的量子测量可逆性要求将这种传统的信息权衡精炼为量子测量中信息守恒的完整图景。在此，我们实验演示了量子测量中所有信息内容——即信息获取、扰动与可逆性——之间的完整权衡关系。通过探索施加于光子 qutrit 上的各类量子测量，我们观测到量子态的信息被拆分为三个不同部分，分别对应被提取、被扰动与可逆的信息。我们验证了这些不同信息部分不仅两两处于权衡关系，而且全局同时处于权衡关系，并发现全局权衡关系比任意两两关系更紧。最后，我们实现了本质上无信息损失地保留量子信息的最优量子测量，其为基于测量的量子信息处理提供了更广泛的应用。