Deterministic realization of collective measurements via photonic quantum walks.
Deterministic realization of collective measurements via photonic quantum walks.
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通过光子量子行走确定性地实现集体测量
DOI：
10.1038/s41467-018-03849-x
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发表时间：
2018-04-12
影响因子：
16.6
通讯作者：
Guo GC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hou Z;Tang JF;Shang J;Zhu H;Li J;Yuan Y;Wu KD;Xiang GY;Li CF;Guo GC
在相同准备的量子系统上进行集体测量可以比局部测量提取更多的信息，从而提高信息处理效率。虽然这种非经典现象已经被发现了二十年，但在实验中证明集体测量的优势仍然是一项具有挑战性的任务。在这里，我们介绍了一个通用的配方进行确定性的集体测量两个相同的准备量子位的基础上量子行走。利用光子量子行走，我们在实验上实现了保真度为0.9946的无后选择的优化集体测量。作为一个应用，我们实现了最高的层析成像效率的量子比特状态层析。我们的工作提供了一个有效的配方，击败量子态层析成像和计量学的局部测量的精度限制。此外，我们的研究为收获量子信息处理中集体测量的力量以及探索这种力量背后有趣的物理学开辟了一条途径。
Collective measurements on identically prepared quantum systems can extract more information than local measurements, thereby enhancing information-processing efficiency. Although this nonclassical phenomenon has been known for two decades, it has remained a challenging task to demonstrate the advantage of collective measurements in experiments. Here, we introduce a general recipe for performing deterministic collective measurements on two identically prepared qubits based on quantum walks. Using photonic quantum walks, we realize experimentally an optimized collective measurement with fidelity 0.9946 without post selection. As an application, we achieve the highest tomographic efficiency in qubit state tomography to date. Our work offers an effective recipe for beating the precision limit of local measurements in quantum state tomography and metrology. In addition, our study opens an avenue for harvesting the power of collective measurements in quantum information-processing and for exploring the intriguing physics behind this power.
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作者：
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