以最小态扰动测量单系统的量子态

传统上，未知量子态是利用基于在全同制备的系统系综上进行的强或弱测量（量子态层析）来表征的。相比之下，保护测量的使用提供了从对单系统的一系列弱而长的测量来确定量子态的可能性。因为保护测量的量子态的保真度由每次保护测量期间产生的态扰动量决定，所以系统的初始量子态被尽可能少地扰动是至关重要的。在此，我们展示如何在保护测量过程中系统地最小化态扰动，从而实现量子态测量保真度的最大化。我们的方法基于对测量相互作用的时间依赖性的精细调节，并且被证明比先前考虑的减弱测量强度并增加测量时间的策略在减小态扰动方面显著更有效。我们描述了一种设计测量相互作用的方法，使得态扰动在逆测量时间 $1/T$ 中呈现任意阶的多项式衰减。我们还展示了如何实现更快的次指数衰减，并且我们发现它代表了保护测量中最小的可能态扰动。以此方式，我们的结果表明了如何使用保护测量最优地测量单量子系统的态。