利用容错量子纠错技术实现海森堡极限

《Physical Review A》：Achieving the Heisenberg limit using fault-tolerant quantum error correction

　　量子效应提高了计量学中的估计算精度，而海森堡极限（HL）代表了量子力学允许的最终精度限制。尽管在噪声存在的情况下通常无法达到海森堡极限，但量子纠错（QEC）可以在多种情况下恢复这一极限。一个典型的例子是使用重复码来估计在比特翻转噪声下的泡利 Z ' data-speech-attached="true" data-semantic-braille="??" data-braille-attached="true" has-speech="true"> Z ' data-semantic-summary=" 标识符' data-semantic-braille="??">??信号。这种方法既适用于计量学，又对噪声具有鲁棒性。然而，之前的协议往往假设噪声只影响信号积累步骤，而QEC操作（包括状态准备和测量）是无可噪声的。为了克服这一限制，我们研究了容错量子计量学，在这种计量学中所有量子比特操作都会受到噪声的影响。我们专注于估计在包含比特翻转噪声以及所有QEC操作中的状态准备和测量误差下的泡利 Z ' data-speech-attached="true" data-semantic-braille="??" data-braille-attached="true" has-speech="true"> Z ' data-semantic-summary=" 标识符' data-semantic-braille="??">??信号。我们提出了一种容错计量协议，其中通过重复的综合征测量来准备重复码，然后进行容错逻辑测量。我们证明了存在一个错误阈值，低于该阈值时错误可以被有效抑制，从而达到海森堡极限。