我国科学家首次实验验证量子?#23478;?#26925;球

我国科学家首次实验验证量子?#23478;?#26925;球
2019年02月27日 09:58 新浪科技综合

  来源:科技日报

  科技日报合肥2月26日电 (记者吴长锋)记者从中国科大获悉,该校郭光灿院?#23458;?#38431;李传锋、黄运锋研究组与澳大利亚研?#31354;?#21512;作,首次实验验证了量子?#23478;?#26925;球,并检验了其体积单配性。研究成果近日发表在国际物理学期刊《物理评论快报》上。

  量子?#23478;?#30340;概念最早由薛定谔提出,描述的是两个观测者艾丽丝(Alice)和鲍勃(Bob)共享一个量子纠缠态时,艾丽丝对其量子比特做测量可以将鲍勃的量子比特制备到?#25105;?#24819;要的量子态上。量子非局域性是量子系统独有的特性,而量子?#23478;?#21017;是目前被广泛研究的一类量子非局域性。

  在共享的量子态不理想或多方共享量子态的情况下,艾丽丝不能将鲍勃的系统?#23478;?#21040;?#25105;?#30340;量子态上。此时艾丽丝所能?#23478;?#40077;勃的量子态的集合在Bloch表示?#38470;?#26500;成一个椭球。通常单比特量子态可以可视化地表示为Bloch球中的一个矢量,而量子?#23478;?#26925;球则为两比特量子态提供了一个简单的可视化表示方法。在多方共享量子态的情况下,量子?#23478;?#26925;球具有体积单配性。

  科研人员通过巧妙设计实验光路,在光学系统中制备出参数可调的三比特量子纠缠态,制备出的不同类型的纠缠态是验证量子?#23478;?#26925;球及检验其体积单配性的理想?#25945;ā?#30740;究组还利用光子的偏振和路径自由度制备出了高纯度高计数?#23454;?#19977;比特纠缠纯态,实验验证了纠缠纯态的?#23478;?#26925;球体积的单配性。此外,研究组进一步实验证实纯态的体积单配关系对混态不再?#35270;謾?/p>

  由于椭球的体积不依赖于参考系的选择,所以该成果不仅加深了人们对量子?#23478;?#36825;一非局域性的理解,也为量子?#23478;?#26925;球作为一种参考系无关的量子关联诊断工具打下重要基础。

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