記者12月16日從中國科學技術大學獲悉，中國科學院微觀磁共振重點實驗室杜江峰院士、石發展教授、謝天宇特任副研究員在量子信息處理領域取得重要進展：基於費舍爾信息提出一種分析量子系統讀出保真度的通用理論框架和最優讀出方法，並在單個固態自旋系統中完成實驗驗證。這項研究成果近日在線發表于《科學進展》。

　　量子比特的投影測量是量子信息處理，尤其是容錯量子計算中的核心技術。隨著量子技術的不斷發展，投影測量已在超導電路、離子阱、量子點和固態缺陷等多種物理系統中成功實現。典型的投影測量採用閾值法，通過預設閾值區分兩種狀態。然而，這種閾值方法未能有效利用光子到達的時間信息，從而影響了讀出保真度。

　　近年來，許多研究嘗試通過考慮時間信息來提高讀出保真度和速度，但大多數研究主要集中在模型推導和數值模擬，缺乏充分的實驗驗證。此外，儘管機器學習等方法也被應用於挖掘光子到達時間中的隱含信息，但在提高保真度方面的效果並不顯著，且缺乏嚴謹的理論解釋。

　　為全面解決上述問題，該研究團隊利用統計學上的費舍爾信息這一理論工具分析讀出保真度的理論上限，從而避免了在缺乏堅實理論基礎的情況下進行盲目嘗試。研究團隊採用基於最大似然估計的量子態判別方法，並通過實驗驗證了方法的有效性。

　　研究結果表明，在現有實驗設備的基礎上，充分利用時間信息可以提高讀出保真度，而無需進行複雜的硬體升級。研究所提出的方法和理論框架具有普適性，不僅可應用於固態自旋體系，還可以擴展至超導電路、離子阱、中性原子和量子點等其他量子系統以提升讀出保真度，具有廣泛的應用前景。（安徽日報記者 陳婉婉）