Direct Characterization of Quantum Measurements Using Weak Values

弱测量 形式主义(音乐) 量子 物理 量子过程 量子测量 测量装置 统计物理学 计算机科学 算法 量子力学 量子动力学 声学 艺术 视觉艺术 音乐剧
作者
Liang Xu,Huichao Xu,Tao Jiang,Feixiang Xu,Kaimin Zheng,Ben Wang,Aonan Zhang,Lijian Zhang
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:127 (18) 被引量:10
标识
DOI:10.1103/physrevlett.127.180401
摘要

The time-symmetric formalism endows the weak measurement and its outcome, the weak value, with many unique features. In particular, it allows a direct tomography of quantum states without resorting to complicated reconstruction algorithms and provides an operational meaning to wave functions and density matrices. Here, we propose and experimentally demonstrate the direct tomography of a measurement apparatus by taking the backward direction of weak measurement formalism. Our protocol works rigorously with the arbitrary measurement strength, which offers improved accuracy and precision. The precision can be further improved by taking into account the completeness condition of the measurement operators, which also ensures the feasibility of our protocol for the characterization of the arbitrary quantum measurement. Our work provides new insight on the symmetry between quantum states and measurements, as well as an efficient method to characterize a measurement apparatus.
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