L'information quantique est un champ où l'information est codée en états quantiques. Profitant de la "quantité" de ces états, les scientifiques peuvent effectuer des calculs plus efficaces et une cryptographie plus sécurisée par rapport à leurs homologues classiques.

Une équipe dirigée par le professeur Guo Guangcan de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) du CAS a mis en œuvre expérimentalement une vérification d'état quantique évolutive sur des états intriqués à deux et quatre qubits avec des mesures locales non adaptatives. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Lettres d'examen physique le 17 juillet.

L'initialisation d'un système quantique dans un certain état est un aspect crucial de la science de l'information quantique. Alors qu'une variété de stratégies de mesure ont été développées pour caractériser la qualité de l'initialisation du système, pour un donné, il y a en général un compromis entre son efficacité et l'information accessible de l'état quantique. La tomographie d'état quantique conventionnelle peut caractériser des états inconnus tout en nécessitant un post-traitement exponentiellement coûteux en temps.

Alternativement, les avancées théoriques récentes montrent que la vérification de l'état quantique fournit une technique pour quantifier l'état préparé avec beaucoup moins d'échantillons, en particulier pour les états intriqués multipartites.

Dans la recherche dirigée par le professeur Guo Guangcan, pour tous les états testés, l'infidélité estimée est inversement proportionnelle au nombre d'échantillons, qui illustre le pouvoir de caractériser un état quantique avec un petit nombre d'échantillons. Par rapport à la stratégie globalement optimale qui nécessite des mesures non locales, l'efficacité de leur expérience n'est pire que d'un petit facteur constant ( <2,5).

Ils ont comparé la différence de performance entre la vérification d'état quantique et la tomographie d'état quantique dans une expérience pour caractériser un état de Greenberger-Horne-Zeilinger à quatre photons, et les résultats indiquent l'avantage de la vérification d'état quantique à la fois en termes d'efficacité et de précision obtenues.

Ils ont réalisé expérimentalement une vérification d'état quantique optimale (QSV), qui est facile à mettre en œuvre et robuste aux imperfections réalistes. La mise à l'échelle 1/n présentée résulte de la stratégie elle-même sans mesures intriquées ou adaptatives.

Leurs résultats ont des implications claires pour de nombreuses tâches de mesure quantique et peuvent être utilisés comme base solide pour des travaux ultérieurs sur des systèmes quantiques plus complexes.