《量子態的精確測量與分辨實驗研究》是依託中國科學技術大學，由項國勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：量子態的精確測量與分辨實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：項國勇
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
伴隨著量子信息和量子計量學的實用化發展，更精確的量子態製備、操控和測量越來越重要，而這些都需要精確的量子態的測量與分辨技術作為基礎。本項目將圍繞如何實現量子態的測量與分辨方法的簡化或者精度的提高等方面開展實驗研究。利用矩陣直積態等方法在實驗上首次實現測量複雜度隨著比特數線性增長的量子態層析方法；改進量子態層析方法中現有重構算法，降低計算複雜度；結合自適應測量和反饋控制的方法，利用已知的部分信息最佳化下一次測量基的選擇和資源的分配方式來提高測量精度，試圖完成世界上首個兩比特量子態的自適應測量實驗研究。利用反饋控制和量子隨機行走等方式實現量子態的精確分辨。探討量子物理學基本原理對量子態精密測量與分辨中多參數估計精度的影響，並實驗驗證相關精度下界。本項目圍繞量子信息和量子計量學前沿重要問題展開研究，其成果必將推動量子信息和量子計量學的進一步發展。
結題摘要
伴隨著量子信息和量子計量學的實用化發展，更精確的量子態製備、操控和測量越來越重要，而這些都需要精確的量子態的測量與分辨技術作為基礎。本項目圍繞如何實現量子態和信道的測量與分辨方法的簡化或者精度的提高，量子相干性資源理論等方面開展實驗研究。項目取得的主要成果有：1. 將現有方法重構14量子比特需要以年為的重構時間減少到3.35小時；2. 利用兩步自適應反饋控制方法實現了達到Gill-Massar下界的單量子比特態的自適應層析測量；3. 實現測量精度隨所採用的量子態備份數N 成反比（1/N）的線上反饋控制的量子態層析；4. 利用線性回歸算法首次完成了兩量子比特態的自適應量子層析測量；5. 提出並在實驗上驗證了一種量子濾波的方法實現了兩類四比特量子態的區分；6. 設計實現了20年前提出的一種全新的量子測量方法——量子集體測量，並套用在量子比特態測量中，展現出了量子集體測量的優勢；7. 利用自適應測量和貝葉斯估計反饋方法實現了量子態傳輸過程中改變點的測量；8. 利用量子集體測量方法設計實現了減小測量對量子熱力學過程的影響； 9. 利用不確定性關係提出的不等式實現了噪聲信道下量子糾纏探測； 10. 利用量子控制的方法實現非對易量子信道中單參數的海森堡極限精度測量。項目執行期間在Nature communications，Science Advances，Physical Review Letters共發表論文等國際著名期刊發表SCI論文19篇。培養博士畢業生五名。受邀在重要國際會議做邀請報告，口頭報告，張貼報告20餘次。
