La información cuántica es un campo donde la información se codifica en estados cuánticos. Aprovechando la "cuántica" de estos estados, los científicos pueden realizar cálculos más eficientes y una criptografía más segura en comparación con sus homólogos clásicos.

Un equipo dirigido por el profesor Guo Guangcan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de CAS implementó experimentalmente una verificación de estado cuántico escalable en estados entrelazados de dos y cuatro qubit con mediciones locales no adaptativas. Los resultados de la investigación se publicaron en Cartas de revisión física el 17 de julio.

La inicialización de un sistema cuántico en un cierto estado es un aspecto crucial de la ciencia de la información cuántica. Si bien se han desarrollado una variedad de estrategias de medición para caracterizar qué tan bien se inicializa el sistema, para uno dado, En general, existe una compensación entre su eficiencia y la información accesible del estado cuántico. La tomografía de estado cuántico convencional puede caracterizar estados desconocidos al tiempo que requiere un posprocesamiento exponencialmente costoso y que consume mucho tiempo.

Alternativamente, Los recientes avances teóricos muestran que la verificación del estado cuántico proporciona una técnica para cuantificar el estado preparado con un número significativamente menor de muestras. especialmente para estados entrelazados multipartitos.

En la investigación dirigida por el profesor Guo Guangcan, para todos los estados probados, la infidelidad estimada es inversamente proporcional al número de muestras, que ilustra el poder de caracterizar un estado cuántico con una pequeña cantidad de muestras. En comparación con la estrategia globalmente óptima que requiere mediciones no locales, la eficiencia en su experimento es solo peor por un pequeño factor constante ( <2,5).

Compararon la diferencia de rendimiento entre la verificación de estado cuántico y la tomografía de estado cuántico en un experimento para caracterizar un estado de Greenberger-Horne-Zeilinger de cuatro fotones, y los resultados indican la ventaja de la verificación del estado cuántico tanto en la eficiencia como en la precisión logradas.

Se dieron cuenta experimentalmente de una verificación de estado cuántica óptima (QSV), que es fácil de implementar y resistente a imperfecciones realistas. La escala 1 / n exhibida resulta de la propia estrategia sin mediciones enredadas o adaptativas.

Sus resultados tienen claras implicaciones para muchas tareas de medición cuántica y pueden usarse como una base firme para trabajos posteriores en sistemas cuánticos más complejos.