非稳定子态的实时制备与验证

纠缠是量子信息科学的核心，作为量子通信、计算和测绘的关键资源。因此，高精度的纠缠态制备和高效的验证对于实际量子技术至关重要。量子态验证（QSV）最近因其高效且实验友好的特性而受到广泛关注。本文我们通过修改的均匀策略，实验性地演示了一种用于验证三量子比特非稳定子 $W$ 态的 QSV 协议。值得注意的是，我们的实现将 QSV 超越其标准角色，集成了状态制备过程，从而指导和验证了高保真度目标态的实时生成。具体而言，我们以 favorable scaling 实现了有效的验证，其所需复制品数与不完美程度的关系为 $-1.39$，超越了标准量子极限的 $-2$。同时，通过仅使用 $9$ 个测量设置和 $10^4$ 个样本，实现了 $97.07(\pm 0.26)\%$ 的保真度，这一结果通过量子态 tomography 独立验证，结果为 $98.58(\pm 0.12)\%$，约需 $10^6$ 次测量。该工作首次实验性地演示了 QSV 主动辅助状态制备，确立了其作为实时量子态工程中强大且资源高效的全谱 tomography 替代方案。