光子系统中的量子误差抵消——消除光子损耗

实际光子器件会受到光子损耗的影响，从而导致系统中编码的量子信息发生退相干。在缺乏完全容错能力的情况下，人们引入了量子误差缓解技术来帮助管理噪声量子器件中的误差。本文针对连续变量系统，提出了一种受概率误差抵消（一种在离散变量系统中流行的误差缓解技术）启发的误差缓解方案。我们表明，该量子误差抵消方案可以在期望值估计任务中消除光子损耗的影响。为此，我们解析推导了（非物理的）逆光子损耗信道，并将其分解为一系列具有潜在负系数的物理可实现信道之和。我们的理想期望值估计器的偏差可以任意小，代价是增加采样开销。该方案需要先进行无噪声放大，随后进行一系列光子减法操作。虽然这些操作可以概率性地实现，但对于某些类别的初始态，可以利用蒙特卡洛方法给出理想期望值的无偏估计，从而避免执行放大和光子减法操作的负担。我们通过在压缩真空态、猫态和纠缠相干态上模拟该方案，验证了所提出的缓解方案的有效性。