我國科學(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)表在國際物理學(xué)期刊《物理評論快報(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)，艾麗絲對其量子比特做測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。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)。(吳長鋒)

關(guān)鍵詞： 量子導(dǎo)引 科學(xué)家