L'informazione quantistica è un campo in cui l'informazione è codificata in stati quantistici. Approfittando della "quantità" di questi stati, gli scienziati possono eseguire calcoli più efficienti e una crittografia più sicura rispetto alle loro controparti classiche.

Un team guidato dal Prof. Guo Guangcan dell'Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) di CAS ha implementato sperimentalmente una verifica dello stato quantistico scalabile su stati entangled di due e quattro qubit con misurazioni locali non adattive. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica il 17 luglio.

L'inizializzazione di un sistema quantistico in un certo stato è un aspetto cruciale della scienza dell'informazione quantistica. Sebbene siano state sviluppate una varietà di strategie di misurazione per caratterizzare il livello di inizializzazione del sistema, per un dato, c'è in generale un compromesso tra la sua efficienza e l'informazione accessibile dello stato quantistico. La tomografia a stato quantistico convenzionale può caratterizzare stati sconosciuti mentre richiede una postelaborazione che richiede tempo esponenzialmente costosa.

In alternativa, recenti scoperte teoriche mostrano che la verifica dello stato quantistico fornisce una tecnica per quantificare lo stato preparato con un numero significativamente inferiore di campioni, soprattutto per gli stati entangled multipartiti.

Nella ricerca condotta dal Prof. Guo Guangcan, per tutti gli stati testati, l'infedeltà stimata è inversamente proporzionale al numero di campioni, che illustra il potere di caratterizzare uno stato quantistico con un piccolo numero di campioni. Rispetto alla strategia ottimale globale che richiede misurazioni non locali, l'efficienza nel loro esperimento è solo peggiore di un piccolo fattore costante ( <2.5).

Hanno confrontato la differenza di prestazioni tra la verifica dello stato quantistico e la tomografia dello stato quantistico in un esperimento per caratterizzare uno stato Greenberger-Horne-Zeilinger a quattro fotoni, ei risultati indicano il vantaggio della verifica dello stato quantistico sia nell'efficienza che nella precisione raggiunte.

Hanno realizzato sperimentalmente una verifica dello stato quantistico ottimale (QSV), che è facile da implementare e robusto per imperfezioni realistiche. La scala 1/n mostrata risulta dalla strategia stessa senza misurazioni entangled o adattive.

I loro risultati hanno chiare implicazioni per molti compiti di misurazione quantistica e possono essere utilizzati come base solida per il lavoro successivo su sistemi quantistici più complessi.