通用门电路中测量诱导相变的无后选择实验观测

受监测的多体系统可以通过调节系统演化过程中测量强度的大小，展现出纠缠动力学相与解纠缠动力学相之间的相变。这一现象被称为测量诱导相变（MIPT）。理解 MIPT 的性质是多体物理与量子信息交叉领域中理论和实验面临的突出挑战。由于后选择问题，实验上实现 MIPT 尤为困难，该问题要求实验实现次数随动力学过程中进行的测量次数呈指数增长。已提出的规避后选择问题的方法通常依赖于一个经典解码过程，该过程基于测量记录推断末态。但除非动力学被限制在一组精细调节的幺正算符上，否则该经典过程的复杂度通常也随系统尺寸呈指数增长。在这项工作中，我们克服了这些困难。我们构建了一个树形量子电路，其节点为哈尔随机幺正算符，后接可调强度的弱测量。对于这些电路，我们证明仅使用一个复杂度随量子比特数线性增长的简单经典解码过程，即可在无后选择的情况下检测到 MIPT。我们的方案利用了树形电路的递归结构，这也使得对 MIPT 的完整理论描述成为可能，包括对其临界点和标度行为的精确解。我们在 Quantinuum 的 H1-1 离子阱量子计算机上实验实现了 MIPT，并展示了实验结果与理论的精确吻合。我们的结果弥合了 MIPT 的解析理论与无后选择实验观测之间的鸿沟。