中外科學(xué)家合作首次實(shí)現(xiàn)高維量子糾纏態(tài)最優(yōu)檢測(cè)

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、柳必恒研究組與電子科技大學(xué)王子竹教授、奧地利高小欽博士、Miguel Navascués教授等合作，首次實(shí)現(xiàn)高維量子糾纏態(tài)的最優(yōu)檢測(cè)。相關(guān)成果日前發(fā)表于《物理評(píng)論

快報(bào)》。

量子糾纏是量子信息過(guò)程的核心資源。如何在實(shí)驗(yàn)上制備和檢測(cè)量子糾纏，是量子信息領(lǐng)域的基本任務(wù)。然而，隨著系統(tǒng)維度數(shù)和粒子數(shù)的增加，傳統(tǒng)的量子態(tài)層析技術(shù)這種檢測(cè)量子糾纏態(tài)的方法，消耗的資源將會(huì)指數(shù)增長(zhǎng)，因而在實(shí)驗(yàn)上不具備可擴(kuò)展性。為了解決高維糾纏檢測(cè)這一難題，該研究組曾利用基于保真度的糾纏目擊方法檢測(cè)32維的兩體最大糾纏態(tài)，保真度達(dá)到了世界最高水平。然而，對(duì)于常見(jiàn)的非最大高維糾纏態(tài)，基于保真度的糾纏目擊方法并不適合。

近期，該研究組與理論合作者提出一種適用于所有兩體量子糾纏態(tài)的最優(yōu)量子糾纏檢測(cè)方法。所謂最優(yōu)檢測(cè)，是指在任意給定態(tài)和測(cè)量基的情況下，所采用的方法能給出最緊的糾纏態(tài)邊界，區(qū)分目標(biāo)態(tài)是否糾纏的能力最強(qiáng)。為了檢驗(yàn)該方法的普適性，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)上巧妙制備出一系列不同類型的高維量子糾纏態(tài)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)該量子糾纏態(tài)的局域測(cè)量等操作，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)量子糾纏檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于四維或三維的不能采用基于保真度的糾纏目擊方法檢測(cè)的量子糾纏態(tài)，用新的方法只需采用3組測(cè)量基即可認(rèn)證其量子糾纏。

這一成果解決了兩體高維糾纏態(tài)的檢測(cè)問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)各種高維量子信息過(guò)程和研究高維系統(tǒng)中的量子物理基本問(wèn)題打下重要基礎(chǔ)。

（來(lái)源：中國(guó)新聞網(wǎng)）