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中国科学技术大学郭光灿院士团队实现“最优量子纠缠态”检验

  新华社合肥7月24日电制备出高质量的量子纠缠态,是实现量子通信、量子计算等应用的前提。记者从中国科学技术大学获悉,近期该校郭光灿院士团队研发出一种新的纠缠态测量方法,可以快速检验出多体纠缠态相对于目标纠缠态的保真度,实验实现了最优效率的多光子纠缠态检验,对研制大规模量子通信和量子计算网络具有重要意义。

  检验量子纠缠态的质量,是量子科研中的重要课题。传统的量子态“层析法”,测量的数量大、复杂度高,难以满足未来大规模测量的需要。

  近期,郭光灿院士团队中的李传锋、陈耕、许小冶等人构造出一组最优的测量基准,先让目标纠缠态可以通过测量,再随机选取这些测量基准对制备出的纠缠态进行测试。单次测试如果通过,会造成失真度的估计值减小;如果不通过,会造成失真度的估计值增加。在该实验中,失真度的估计值与测试样本数量成反比,达到了量子力学理论规定的极限。这意味着实现了最优效率的纠缠态检验,更重要的是,该方法所需要的测试样本数量不会随纠缠态规模的扩大而增加。

  利用这种最优量子纠缠态检验法,科研人员对2光子和4光子纠缠态分别进行了检验。其中对于4光子的纠缠态,他们利用9个测量装置和大约2500次测量即精确测出了失真度。如使用传统的量子态“层析法”,要达到相同的测量精度,需要使用81个测量装置和45000次测量。高效率的新检验方法,对未来实现大规模量子通信和量子计算网络具有重要意义。

  日前,国际知名学术期刊《物理评论快报》发表了这项研究成果。

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