区分MUB的不等价三元组的基本思想。图片来源：中国科学技术技术大学
研究小组首次证明，不等效互无偏碱基（MUBs）在量子信息处理方面具有不同的信息提取能力。研究结果发表在《物理评论快报》上。
互补的可观测物，如坐标和动量，是量子力学的核心概念。相应的测量值称为互偏测量值，它们与MUB密不可分。
MUBs与互补原理和不确定性关系密切相关，在量子力学的基础研究中发挥着重要作用。结果表明，并非所有无偏碱基都是等价的。当希尔伯特空间的维数等于或大于 4 时，可以构造不等效 MUB。
大多数相关研究都局限于不等效MUB的数学差异，很少涉及不等效MUB在量子信息处理中的禀赋差异。因此，研究人员感兴趣的是，不等效的MUB是否会在量子信息处理中表现出显着差异。
从一个简单的量子估计问题开始，研究人员提出了一种新方法来区分不等效MUB之间的操作差异。特别是，三拷贝估计保真度可以区分 4 维希尔伯特空间中的不等效 MUB。
为了便于该方法的实验演示，研究人员构建了两个4维基数较小的4设计，其中一个是用Clifford群生成的，另一个是通过数值优化程序生成的。
基于 4 设计的纯态集成确保了估计保真度不依赖于酉变换，从而反映了无偏基的内在性质。
研究团队利用高精度多拷贝光量子精密测量平台，通过实验验证了四维空间中不等效的MUB在实际测量三拷贝量子态中具有不同的信息提取能力
在量子态信息提取实验中使用了相互无偏的测量结果，结果表明，估计保真度与MUB的内在性质有关。
在MUBs选择不同的情况下，实验获得的最大保真度与最小保真度相差约4%，且对理论预测的响应良好，平均偏差仅为0.16%。
该研究标志着不等效MUBs的研究向前迈出了一大步，在量子态估计、纠缠检测和量子通信等许多量子信息处理任务中具有潜在的应用前景。
由中国科学院中国科学技术大学（USTC）郭光禅院士领导的李传峰教授、向国勇教授和侯志博教授，与复旦大学朱煌军教授合作，研究小组包括李传峰教授、向国勇教授和侯志博教授。
更多信息：温哲严等人，不等效互无偏碱基的实验演示，物理评论快报（2024）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.080202
期刊信息： Physical Review Letters
