层析与谱学作为量子计算

确定一个系统的状态并测量其演化性质是物理学家面临的最重要的两项任务。针对第一个目的，人们可以使用层析，这是一种将系统置于若干实验后确定密度矩阵所有独立元素的方法。针对第二个任务，人们可以借助谱学，即一组用于确定演化算符本征值谱的技术。在本快报中，我们表明层析与谱学可自然地解释为量子计算的两种对偶形式。我们展示了如何改造著名的相位估计量子算法的最简单情形来执行这两项任务，并赋予其作为模拟散射实验的自然解释。我们展示了如何利用该算法通过直接测量量子系统的 Wigner 函数来执行一种有趣形式的层析。我们给出了在三氯乙烷样品中使用液态核磁共振量子计算技术对三量子比特系统进行的此类测量结果。文中讨论了与其他实验的显著类比。