我科學家實現(xiàn)高維量子糾纏態(tài)最優(yōu)檢測

  ICC訊 記者25日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恒研究組攜手合作者，首次實現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)的最優(yōu)檢測。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》上。

  量子糾纏是量子信息過程的核心資源，如何在實驗上制備和檢測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，量子態(tài)層析技術(shù)這種檢測量子糾纏態(tài)的傳統(tǒng)方法消耗的資源將會指數(shù)增長，因而在實驗上不具備可擴展性。為了解決高維糾纏檢測這一難題，研究組曾利用基于保真度的糾纏目擊方法檢測了32維的兩體最大糾纏態(tài)，保真度達到了世界最高水平。然而對于常見的非最大高維糾纏態(tài)，基于保真度的糾纏目擊方法并不普適。

  針對該困難，研究組與理論合作者們給出了一種最優(yōu)的量子糾纏檢測方法，該方法適用于所有的兩體量子糾纏態(tài)。為了檢驗該方法的普適性，他們在實驗上巧妙地制備出一系列不同類型的高維量子糾纏態(tài)，并實現(xiàn)了對該量子糾纏態(tài)的局域測量等操作，從而實現(xiàn)最優(yōu)的量子糾纏檢測。實驗結(jié)果表明，對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的量子糾纏態(tài)，用新的方法只需采用三組測量基即可認證其量子糾纏。

  這項成果解決了兩體高維糾纏態(tài)的檢測問題，為實現(xiàn)各種高維量子信息過程和研究高維系統(tǒng)中的量子物理基本問題打下重要基礎(chǔ)。