用于在量子极限附近鉴别任意相干态波形与多拷贝量子态的可实现接收机

光的相干态及其区分方法是所有激光应用的核心。我们通过M元多拷贝态鉴别中的量子Chernoff指数，获得了鉴别任意M个多模相干态波形时错误概率指数的终极量子极限。本文提出一种称为顺序波形归零（SWN）接收机的接收机，即一种量子测量的具体实现，仅使用辅助相干态场、分束器和非光子数分辨单光子探测器来鉴别任意相干态系综。通过对SWN接收机进行显式的错误概率分析，表明它达到了错误概率指数的量子极限，并证明该极限比同一系综上理想外差检测接收机的错误概率指数大四倍。我们推广了SWN接收机的设计理念（该理念本身改编自一些现有的相干态接收机），并提出一种接收机——顺序检验（ST）接收机——用于从任意希尔伯特空间中鉴别M个纯量子态的n个拷贝。研究表明，ST接收机在大量拷贝的极限下达到了量子Chernoff指数，并且值得注意的是，它仅需局域操作和经典通信（LOCC）即可实现。特别地，它执行自适应的逐拷贝二元投影测量。这些结果除了具有基础理论意义外，还与使用激光的通信、传感和成像系统以及一般的量子信息处理协议的光子实现相关。