研究目的
研究将量子比特的正算子值测量分解为连续的破坏性弱测量。
研究成果
该研究表明，即使采用高度受限的模型，对量子比特的任何投影测量都可以通过一系列破坏性弱测量来实现。这意味着能够执行具有相互对易POVM元素的任意POVM测量。这些结果为新型实用实验测量开辟了可能性。
研究不足
该模型仅限于量子比特系统，并假设能够对辅助系统执行任意投影测量。对于高维系统及非对易的POVM元素的推广问题未予讨论。
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将量子比特的正算子值测量分解为连续的破坏性弱测量
DOI：10.1103/PhysRevA.98.062113
期刊：Physical Review A
出版年份：2018
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
研究表明，任何广义测量都可分解为对应随机过程的弱测量序列。然而这类弱测量可能需要几乎任意的幺正操作，这通常难以通过实际测量设备实现。此外，许多测量过程具有破坏性（如光子计数过程会在所有光子耗尽时终止）。在此类破坏性测量中，人们无法完全控制量子态的演化，且允许的幺正操作仅能实现有限种类的弱测量。
本文研究了一种破坏性弱测量的量子比特模型——该光学腔体玩具模型中，腔内电磁场模式的状态会泄漏并被破坏性测量，同时真空态|0?会渗入腔体。长时间演化后，量子比特状态必然趋于|0?，唯一可控因素是对辅助系统的测量选择。令人惊讶的是，这个高度受限的模型仍能在任意基下对量子比特执行任意投影测量，且测量结果的概率符合标准玻恩规则。结合概率后处理方法，该结果可推广至具有对易正算子值测量（POVM）元件的任意广义测量。这意味着（包括其他结论在内）：任何量子比特上的二值POVM都能通过这种受限测量设备分解为一系列破坏性弱测量序列。
作者：
Yi-Hsiang Chen，Todd A. Brun
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