[发明专利]利用量子技术获取未知信息的方法

说明书

本发明提供一种利用量子技术获取未知信息的方法，包括：制备单个量子系统的初始状态；通过第k次预设量子操作将所述单个量子系统放入未知信息体系，以使所述单个量子系统参数化为参数化量子系统；对所述参数化量子系统进行测量，获得所述参数化量子系统的当前实测量子态；通过理论量子测量操作对所述参数化量子系统进行测量，获得所述参数化量子系统的当前理论量子态；若所述当前实测量子态与所述当前理论量子态不同，获得观测误差对观测精度的平均偏差，其中所述平均偏差为k次所述当前实测量子态与所述当前理论量子态的平均偏差；若所述平均偏差小于预设误差，通过不完美探测量子方法获取所述参数化量子系统的当前量子状态。

技术领域

本发明涉及量子信息技术领域，尤其涉及一种利用量子技术获取未知信息的方法。

背景技术

量子度量学又称量子参数估计，主要研究如何利用量子手段提高参数估计的精度，其在实验和理论上都有着重要的研究意义。量子度量学已经成为原子钟、量子频标、量子光刻、量子定位、量子成像和引力波探测等研究领域的重要课题。

传统技术中的量子度量技术多采用平行参数化协议，即将处于纠缠态的多个量子体系作为探测态同时经过依赖于待估参数的动力学演化过程，利用粒子之间的量子效应。这种参数化过程中量子纠缠的制备成本较高，且因为量子体系不可避免的与周围环境发生相互作用，量子效应会发生不可逆的损失，使得这种参数化过程的精度大幅度的下降。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种成本低的利用量子技术获取未知信息的方法，所述方法包括：

制备单个量子系统的初始状态；

通过第k次预设量子操作将所述单个量子系统放入未知信息体系，以使所述单个量子系统参数化为参数化量子系统；

对所述参数化量子系统进行测量，获得所述参数化量子系统的当前实测量子态；

通过理论上量子测量操作对所述参数化量子系统进行测量，获得所述参数化量子系统的当前理论量子态；

若所述当前实测量子态与所述当前理论量子态不同，获得普通平均偏差，其中所述普通平均偏差为k次所述当前实测量子态与所述当前理论量子态的普通平均偏差；

若所述普通平均偏差小于预设误差，通过不完美探测量子方法获取所述参数化量子系统的当前量子状态。

在一个实施例中，所述单个量子系统为一个电子系统或一个光子系统。

在一个实施例中，所述预设量子操作为幺正参数化过程或非幺正参数化过程。

在一个实施例中，所述通过理论量子测量操作对所述参数化量子系统进行测量，以获得所述参数化量子系统的当前理论量子态的步骤包括：

根据满足归一化条件的量子测量操作算符，获得所述参数化量子系统在预设量子态的发生概率；

根据所述参数化量子系统、所述量子测量操作算符、和发生概率，获得所述参数化量子系统的当前理论量子态为所述参数化量子系统在所述量子测量操作算符操作下的测量态与所述发生概率的比值。

在一个实施例中，所述理论量子测量操作为量子POVM测量或量子von Neumann测量。

在一个实施例中，所述若所述当前实测量子态与所述当前理论量子态不同，则获得普通平均偏差，其中所述普通平均偏差为k次所述当前实测量子态与所述当前理论量子态的普通平均偏差的步骤包括：

判断所述当前实测量子态不等于所述当前理论量子态；

获取保真度为所述当前实测量子态对于所述当前理论量子态偏差程度，以获得所述当前实测量子态对于所述当前理论量子态偏差为所述保真度与所述保真度对应概率的乘积；