量子信道的凸优化重建技术

作     者：黄选纶 高俊 焦志强 严增泉 张者勇 陈丹扬 张晰 嵇玲 金贤敏 Xuan-Lun Huang;Jun Gao;Zhi-Qiang Jiao;Zeng-Quan Yan;Zhe-Yong Zhang;Dan-Yang Chen;Xi Zhang;Ling Ji;Xian-Min Jin

作者机构：Center for Integrated Quantum Information Technologies(IQIT)School of Physics and Astronomy and State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and NetworksShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China CAS Center for Excellence and Synergetic Innovation Center in Quantum Information and Quantum PhysicsUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026China 

出 版 物：《Science Bulletin》 (科学通报（英文版）)

年 卷 期：2020年第65卷第4期

页      面：286-292页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070201[理学-理论物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the National Key R&D Program of China(2019YFA0308700,2017YFA0303700) the National Natural Science Foundation of China(61734005,11761141014,and 11690033) the Science and Technology Commission of Shanghai Municipality(15QA1402200,16JC1400405,and 17JC1400403) the Shanghai Municipal Education Commission(16SG09 and 2017-01-07-00-02-E00049) additional support from a Shanghai Talent Program. 

主　　题：Quantum information Quantum process tomography Convex optimization Quantum channel 

摘      要：对于实际的量子信道,它可能包含一系列非幺正的操作,但是过去的研究基本都集中在幺正或近幺正的情况,对于非幺正过程的研究还是很少.本文借用经典人工智能技术中常用的凸优化方法,将量子过程层析构造成一个最小二乘的优化问题,并且能有效地缩小过程矩阵与实际实验结果之间的误差.作者首先选择了海水量子信道来测试该方法的可行性.对比经典的线性变换方法,该方法更准确地体现了海水量子信道的实际操作,并且能很好地保持量子过程的物理性.另外,作者在7个经典的量子门上进行了实验,分别对比了线性变换方法和范数优化的方法.对于线性变换,精度提高了1个量级;对于范数优化,减去了?参数的调优,精确度更高,鲁棒性更好.除此之外,作者还制备了非幺正的量子信道进行检验.对比以往常用的过程层析技术,在非幺正的情况,该方法依然能准确地还原量子过程,准确率达99.5%,进一步证明了其优越性.