被动测量不能任意指定结果
数测量能把光场收窄到某个数态,但结果未必等于预先要求的数。Sayrin 等人在 2011 年加入实时反馈:原子探针提供信息,计算机估计光场,源施加小幅微波位移。
新的问题是可操作的:当记录指向偏离目标的状态时,某个动作是否让后续分布回到目标?只把有利的部分运行改称成功,得到的是条件系综,还需要报告成功概率与等待时间。
同一均值可以藏着不同状态
设目标恰好含两个光子。一个以相同概率处于真空和四光子的混合态,平均光子数也是二,却一次都不含两个。只读均值的仪器会报告没有误差,数分辨测量则发现目标布居为零。
对已知纯目标,密度算符中该目标的布居就是这里使用的保真度,表示相应理想投影成功的概率。对于这个任务,它比均值更有信息;但它本身不能认证任意未知光场态的所有非对角元。
幺正小推不是精确补一光子
2011 年的执行器在相空间位移光场,并不是估计器一报告损失,就恰好补入一个光子。成功依赖把受控动作与数敏感测量交替进行,并在两者之后都更新态估计。
无需模拟装置也能检查这一区别:位移作用于真空会产生具有光子数分布的相干态。若某种解释说同一动作总能把任意数态变成下一个数态,它已把真实执行器换成另一种操作。
估计器不是第二个探测器
滤波态使用的信息不止最新的原子比特;制备、探针标定、已施加动作、弛豫与探测不完美都参与构造。没被探测到的原子仍可能作用过光场;飞行时间还意味着一些探针已作用,结果却尚未可用。
一般核对可把三条流分开画:原始读数、估计分布与控制指令。即使当前估计已显得改善,延迟校正仍可能合理。若没有时间戳,很容易把有因果顺序的控制过程误读为对已知状态的瞬时反应。
核验必须交代何时停止运行
原文比较固定时间停止的系综,与估计目标概率持续达到阈值后停止的系综。中断反馈后另送探针原子,给出独立于反馈估计器、但仍依赖探针标定的光子数重建。两种停止规则回答不同的性能问题。
按阈值选择的系综可以有更高终态保真度,因为程序等待有利证据;固定时间系综则包括仍在跃迁后恢复的轨迹。把两组柱形当作同一协议比较,会遮住时间代价与成功的定义。
稳定意味着恢复,没有获得不朽
在理想真空损耗通道中,每个光子的存活概率相同且独立,因此固定数态首次损失的速率正比于光子数。目标数更大,控制器获取信息并行动的时间更短;热增益与实验误差还会增加要求。
链接的量子比特模型分别讨论阻尼、态重建与纠错,没有实现这套振子反馈。恢复一个已知数态目标,也不同于保护任意未知编码信息:知道光子数对前一任务可以接受,却可能破坏后一任务需要的信息。