实用零差阴影估计

阴影估计提供了一种使用随机测量来估计可观测量期望值的高效框架。虽然最初是为离散变量系统开发的，但其向连续变量（CV）量子系统的近期扩展面临实际局限性，原因在于连续相位调制和无限测量分辨率的理想化假设。在这项工作中，我们为CV系统开发了一种实用的阴影估计协议，使用具有有限相位设置和正交分箱的离散化零差探测。我们为量子态构建了一个无偏估计器，并在截断至 $n_{\mathrm{max}}$ 个光子的Fock空间中建立了信息完备性的充分条件和必要条件。我们进一步提供了全面的方差分析，表明阴影范数按 $\mathcal{O}(n_{\mathrm{max}}^4)$ 缩放，改进了之前的 $\mathcal{O}(n_{\mathrm{max}}^{13/3})$ 上界。我们的工作弥合了理论阴影估计与实验实现之间的差距，使在真实CV系统中进行鲁棒且可扩展的量子态表征成为可能。