A informação quântica é um campo onde a informação é codificada em estados quânticos. Aproveitando a "quanticidade" desses estados, os cientistas podem realizar cálculos mais eficientes e criptografia mais segura em comparação com suas contrapartes clássicas.

Uma equipe liderada pelo Prof. Guo Guangcan da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) do CAS implementou experimentalmente uma verificação de estado quântico escalável em estados emaranhados de dois e quatro qubit com medições locais não adaptativas. Os resultados da pesquisa foram publicados em Cartas de revisão física em 17 de julho.

A inicialização de um sistema quântico em um determinado estado é um aspecto crucial da ciência da informação quântica. Embora uma variedade de estratégias de medição tenham sido desenvolvidas para caracterizar o quão bem o sistema é inicializado, para um dado, em geral, há uma compensação entre sua eficiência e as informações acessíveis do estado quântico. A tomografia de estado quântico convencional pode caracterizar estados desconhecidos enquanto requer um pós-processamento exponencialmente caro e demorado.

Alternativamente, descobertas teóricas recentes mostram que a verificação do estado quântico fornece uma técnica para quantificar o estado preparado com significativamente menos amostras, especialmente para estados emaranhados multipartidos.

Na pesquisa liderada pelo Prof. Guo Guangcan, para todos os estados testados, a infidelidade estimada é inversamente proporcional ao número de amostras, que ilustra o poder de caracterizar um estado quântico com um pequeno número de amostras. Em comparação com a estratégia globalmente ideal, que requer medições não locais, a eficiência em seu experimento só é pior por um pequeno fator constante ( <2,5).

Eles compararam a diferença de desempenho entre a verificação do estado quântico e a tomografia do estado quântico em um experimento para caracterizar um estado de Greenberger-Horne-Zeilinger de quatro fótons, e os resultados indicam a vantagem da verificação do estado quântico tanto na eficiência quanto na precisão alcançadas.

Eles realizaram experimentalmente uma verificação de estado quântico ideal (QSV), que é fácil de implementar e resistente a imperfeições realistas. A escala de 1 / n exibida resulta da própria estratégia, sem medições emaranhadas ou adaptativas.

Seus resultados têm implicações claras para muitas tarefas de medição quântica e podem ser usados ​​como uma base firme para trabalhos subsequentes em sistemas quânticos mais complexos.