非投影测量的鲁棒认证：理论与实验

确定正定测量 (POVM)，即量子测量中最一般的类别，是否优于投影测量的条件，仍是一个具有挑战性且基本上未解决的问题。特别感兴趣的是可通过概率混合投影测量实现的投影可模拟 POVM，这些 POVM 相对于投影方案没有优势。描述可模拟与不可模拟 POVM 边界的任务却十分困难，现有工具要么未能有效扩展，要么在实验可行性方面有限，或仅适用于特定 POVM。本文引入并演示了一种通用方法，用于证明 POVM 的不可模拟性，通过引入一系列半正定规划 (SDP) 的层次结构。这提供了对任意 POVM 关键可见性非模拟度的上界，在许多情况下都紧密，而且优于先前已知的标准。我们使用 trapped-ion qudit 量子处理器对二维和三维 POVM 进行实验验证，通过构建非模拟性 witness 并引入该框架的修改，使其对状态准备错误更具鲁棒性。最后，我们将结果扩展到额外可用 ancilla 系统的情境中。