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多體量子導引新特征獲驗證 有助多用戶量子網絡搭建

摘要:中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、許金時、孫凱等人對多體量子導引的關系結構進行了實驗研究,首次觀測到多體量子導引的非單配性共享關系,即其中一方的量子態(tài)可以被另外兩方同時導引。這項研究成果日前發(fā)表在國際物理學期刊《物理評論快報》上。

 ICC訊 記者3月27日從中國科學技術大學獲悉,該校郭光燦院士團隊李傳鋒、許金時、孫凱等人對多體量子導引的關系結構進行了實驗研究,首次觀測到多體量子導引的非單配性共享關系,即其中一方的量子態(tài)可以被另外兩方同時導引。這項研究成果日前發(fā)表在國際物理學期刊《物理評論快報》上。

  量子導引描述了一個粒子通過局域測量影響另一個粒子量子態(tài)的能力。作為一種量子非局域現象,量子導引擁有獨特的非對稱性質,能進一步實現單向量子導引,即一方可以導引另一方,反過來卻不行。在多體量子導引的研究中,單配性關系會限制量子導引在個體之間的分享能力,使得一方不能同時被其他參與方導引。理論研究表明,在增加測量方向的情況下,多體量子導引會出現違背單配性的現象,展示出多體之間豐富的導引共享關系結構。為了驗證這種非單配性共享關系,需要能夠對多體量子系統進行任意測量,這就要求制備具有高保真度的多體糾纏量子比特系統。

  在前期研究基礎上,研究組進一步利用光子的偏振、路徑和軌道角動量三個自由度,構建了三量子比特系統,制備了一系列的三體糾纏態(tài),平均保真度達到96%。通過拓展量子導引的不確定關系判據,研究者研究了多體量子導引的非單配性共享關系。實驗結果表明,在三體量子系統中,一方的量子態(tài)可以被另外兩方同時導引,這種現象違背了傳統的單配性關系,證實了多體量子導引的共享性質。研究組通過對處于W態(tài)(一類多體糾纏態(tài))的三體系統進行了充分的分析,展示了不同的量子導引架構。利用所證實的多體量子導引非單配性的共享關系,研究者進一步實現了三體真糾纏的實驗驗證。與常規(guī)方法相對比,這種檢測方法只需要更少的測量資源,展現了其高效性。

  這項成果加深了對量子導引物理概念的理解,為基于量子導引單配性的信息協議提供了全面的分析視角,在多用戶量子通信、量子網絡的搭建、多體糾纏檢測中都具有重要的應用前景。

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