［本站讯］物理学院量子信息团队张大剑教授和仝殿民教授在量子测量研究方面取得新进展，提出了基于对称性的量子测量优化理论，研究成果以“Inferring physical properties of symmetric states from the fewest copies”为题，在物理学顶级期刊Physical Review Letters发表[PRL 133, 040202, 2024]。

量子测量，作为量子力学的核心内容之一，是量子信息科学和量子技术应用的基础。由于物理量测量值的随机性，获得物理量的期望值需要对全同样本进行多次测量，随着量子系统规模的不断扩大，局域测量等传统量子测量方法所需测量样本和测量次数呈指数增长，遭遇所谓的“维度诅咒”。如何降低量子态资源消耗、实现对物理量的高效精确测量，是量子信息研究领域亟待解决的关键问题之一。

张大剑和仝殿民发现利用量子态的对称性可显著提高测量效率和测量精度，进而提出了基于对称性的量子测量优化理论（论文中定理1和定理2）。其基本思想是，利用量子态的对称性群结构，将待测物理量X转化为群转动（G-twirling）定义的实测物理量Y，从而实现高效精确测量。根据这一理论设计的物理量测量方案可最大限度地减少测量次数，节省量子态资源，提高测量效率。该理论具有广泛的适用性，既适用于有限群也适用于紧致李群描述的对称性量子态测量，为解决测量样本和测量次数指数增长难题、实现高效精确量子测量提供了理论依据。

该项研究工作得到了国家自然科学基金的支持。