使用基于开关的探测器对量子比特进行弱测量与强测量

我们分析了一种基于开关的探测器的运行机制，该探测器探测量子比特的观测量，该观测量与量子比特的哈密顿量不对易，从而导致测量与自由量子比特动力学之间产生非平凡的相互作用。为了获得解析结果并直观理解不同可能的运行机制，我们采用了一个理论模型，其中探测器是一个由宏观系统持续监测的量子二能级系统。我们分析了如何解读测量结果，以及量子比特在被测量过程中其状态如何演化。我们发现，上述问题的答案取决于问题中不同参数之间的关系。除了传统的强测量机制外，我们还识别出若干与弱量子比特-探测器耦合相关的机制。一个开关时间可高精度测量的非相干探测器能够提供高保真度信息，但测量基仅在探测器开关时确定。一个开关时间只能低精度知道的非相干探测器，会在量子比特的能量本征基下进行测量，但测量保真度降低。一个相干探测器在量子比特的能量本征基下进行测量，并且在特定条件下能够提供高保真度信息。