利用单拷贝可观测量进行通用纠缠检测需要层析成像

纠缠作为量子力学的核心谜题之一，在量子信息理论的众多应用中起着至关重要的作用。一个在理论和实验上都很自然的问题是：能否在不进行完整量子态层析的情况下实现通用纠缠检测。本工作中，我们证明了一个不可行定理，排除了任何仅采用单拷贝测量的非自适应方案的可能性。我们还详细考察了一个先前实施的实验，该实验声称通过自适应单拷贝测量在无完整态层析的情况下检测了两量子比特态的纠缠。通过进行该实验并分析数据，我们证明所收集的信息确实足以重构态。这些结果揭示了单拷贝测量在纠缠检测中的基本极限，并提供了一个通用框架来研究量子态其他有趣性质的检测，例如部分转置的正性以及 $k$-对称可扩展性。