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中科大专家团队首次实验实现量子纠缠态自检验

发布时间:2021-01-09 01:36:30 阅读: 来源:铬系厂家

记者12月22日从中国科大获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、陈耕等人在测量设备不可信条件下,实验获知了未知量子纠缠态保真度信息,首次在国际上实现了量子纠缠态的自检验,为把自检验推广应用于各种量子信息过程打下重要基础。该成果发表在最新一期国际权威期刊《物理评论快报》上。

量子纠缠是量子信息领域的重要资源。学术界通常采用量子态层析的办法来测定量子纠缠态,这种方法类似于医院中的CT扫描。通过量子态层析可以重构出纠缠态的形式,进而获得纠缠态的保真度等重要信息。然而,量子态层析方法依赖于测量设备的准确性和可靠性,不能用于对安全性有要求的量子信息任务。

为解决这一问题,科学家们提出基于贝尔不等式违背的纠缠度量方法。对于两体两维纠缠态来说,贝尔不等式的最大违背可以达到2根号2。一个逆向思维理论是,如果在贝尔不等式实验中观察到2根号2的违背,可以认为测试的量子态就是最大纠缠态的等价形式,这被称为纠缠态的自检验。贝尔不等式检验无需精确知道双方测量设备的测量基,只需任意改变设置获得经典的关联概率。

将这种理论用于实际纠缠态自检验,当观察到的贝尔不等式违背值小于2根号2时,观察者对未知态的纠缠特性可以做出描述。这种描述可以定量为相对于最大纠缠态的保真度最低可能值,即以观察到的实际违背值为自变量的保真度下限。这个下限越优,可以给出的保真度越高。

科学界针对不同形式的量子纠缠态自检验,已经做了大量的理论工作,然而相关实验工作一直是空白。李传锋、陈耕等人巧妙设计并实验实现了2比特和3比特量子纠缠态自检验实验,针对不同形式的量子纠缠态,在测量设备无关情形下获得了未知量子态的保真度信息,并与量子态层析的结果进行比对,证实了自检验结果的可靠性。(记者 桂运安)

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