我國(guó)科學(xué)家首次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證量子導(dǎo)引橢球

記者從中國(guó)科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、黃運(yùn)鋒研究組與澳大利亞研究者合作，首次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了量子導(dǎo)引橢球，并檢驗(yàn)了其體積單配性。研究成果近日發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

量子導(dǎo)引的概念最早由薛定諤提出，描述的是兩個(gè)觀測(cè)者艾麗絲(Alice)和鮑勃(Bob)共享一個(gè)量子糾纏態(tài)時(shí)，艾麗絲對(duì)其量子比特做測(cè)量可以將鮑勃的量子比特制備到任意想要的量子態(tài)上。量子非局域性是量子系統(tǒng)獨(dú)有的特性，而量子導(dǎo)引則是目前被廣泛研究的一類量子非局域性。

在共享的量子態(tài)不理想或多方共享量子態(tài)的情況下，艾麗絲不能將鮑勃的系統(tǒng)導(dǎo)引到任意的量子態(tài)上。此時(shí)艾麗絲所能導(dǎo)引鮑勃的量子態(tài)的集合在Bloch表示下將構(gòu)成一個(gè)橢球。通常單比特量子態(tài)可以可視化地表示為Bloch球中的一個(gè)矢量，而量子導(dǎo)引橢球則為兩比特量子態(tài)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的可視化表示方法。在多方共享量子態(tài)的情況下，量子導(dǎo)引橢球具有體積單配性。

科研人員通過巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)光路，在光學(xué)系統(tǒng)中制備出參數(shù)可調(diào)的三比特量子糾纏態(tài)，制備出的不同類型的糾纏態(tài)是驗(yàn)證量子導(dǎo)引橢球及檢驗(yàn)其體積單配性的理想平臺(tái)。研究組還利用光子的偏振和路徑自由度制備出了高純度高計(jì)數(shù)率的三比特糾纏純態(tài)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了糾纏純態(tài)的導(dǎo)引橢球體積的單配性。此外，研究組進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)純態(tài)的體積單配關(guān)系對(duì)混態(tài)不再適用。

由于橢球的體積不依賴于參考系的選擇，所以該成果不僅加深了人們對(duì)量子導(dǎo)引這一非局域性的理解，也為量子導(dǎo)引橢球作為一種參考系無關(guān)的量子關(guān)聯(lián)診斷工具打下重要基礎(chǔ)。(吳長(zhǎng)鋒)

關(guān)鍵詞： 量子導(dǎo)引 科學(xué)家