[IEEE 2019欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 面向实际测量场景的通用多体D级纠缠见证器

摘要： 纠缠是量子信息科学中的关键资源[1]，其存在可通过纠缠见证算符在任意量子系统中进行实验检测[2]。特别地，以高统计置信度测得见证算符的负期望值，是确认生成真正多体[3]和/或d维纠缠态[4]的充要条件。近年来，复杂量子态的实验制备需求推动了既能检测此类系统又具实验最优性的见证算符发展——这类见证算符应要求最少测量次数（测量设置数量与复杂度最低）、仅需对单量子比特进行投影测量，同时具备高噪声耐受性（图1a）。但目前尚未推导出能同时实现这些目标的"实验友好型"见证算符。本文提出普适方法，可构建针对任意复杂量子态的实验最优纠缠见证算符，并能根据实验限制条件/可用测量设置进行定制[5]。作为示例，运用该技术结合稳定子形式体系[6,7]，我们推导出仅需两个测量设置的N体d维团簇态纠缠见证算符。将该方法应用于四体三能级光学团簇态的见证期望值实验测量[8]，通过光子时频系统投影测量[9-10]测得见证期望值-0.28±0.04<0（图1b），从而证实了真正四体团簇态纠缠的实现。最后利用该见证算符研究了多体d维团簇态的白噪声耐受性，证明其随能级数增加而提升。本方法具有完全普适性，适用于任意复杂量子态。