量子仪器的序列实现

在自适应量子电路中，中间测量的经典结果决定后续门的执行。这使得可以依次实现 POVM、量子通道或更一般的量子仪器，以此在每个测量步骤中减少所需的量子比特数量。本文通过自适应仪器序列 (ASI) 对这些问题进行数学描述，并展示如何将任意仪器分解为 ASI。步骤数 $N$ 和所需辅助量子比特数 $n_A$ 是任何此类 ASI 的关键参数。我们给出 $N.n_A$ 乘积的可实现下界，并确定在何种情况下该权衡可能最优。与常见直觉相反，我们表明对于将 $n$ 转化为 $m(>n)$ 的量子比特的仪器，存在只需 $(m-n)$ 个辅助量子比特即可实现的 $N$ 步骤 ASI，这些辅助量子比特被重新测量 $(N-1)$ 次，最终用作输出量子比特。