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    首次實驗實現(xiàn)量子糾纏態(tài)自檢驗

    2019-01-24 06:43:04ZHANGWenhao,CHENGeng,PENGXingxiang
    張江科技評論 2019年2期
    關(guān)鍵詞:保真度根號量子態(tài)

    為把自檢驗推廣應(yīng)用于各種量子信息過程打下基礎(chǔ)

    ●創(chuàng)新點

    量子糾纏是量子通信和量子計算的重要資源。在構(gòu)建量子糾纏網(wǎng)絡(luò)的過程中,不僅需要制備高品質(zhì)的量子糾纏態(tài),還需要在節(jié)點之間進(jìn)行高品質(zhì)的糾纏交換,才能把各個節(jié)點糾纏起來。

    學(xué)術(shù)界通常采用量子態(tài)層析的辦法來測定量子糾纏態(tài),這種方法類似于醫(yī)院中的CT掃描。通過量子態(tài)層析可以重構(gòu)出糾纏態(tài)的形式,進(jìn)而獲得糾纏態(tài)的保真度等重要信息。然而,量子態(tài)層析方法依賴于測量設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性,不能用于對安全性有要求的量子信息任務(wù)。為解決這一問題,科學(xué)家們提出了基于貝爾不等式違背的糾纏度量方法。

    ●方法和結(jié)果

    對于兩體兩維糾纏態(tài)來說,貝爾不等式的最大違背可以達(dá)到2根號2。一個逆向思維理論就是,如果在貝爾不等式實驗中觀察到2根號2的違背,可以認(rèn)為測試的量子態(tài)就是最大糾纏態(tài)的等價形式,這被稱為糾纏態(tài)的自檢驗。更重要的是,貝爾不等式的檢驗無須精確知道雙方測量設(shè)備的測量基,只需要任意改變設(shè)置獲得經(jīng)典的關(guān)聯(lián)概率。將這種理論用于實際糾纏態(tài)自檢驗的一個關(guān)鍵問題是,當(dāng)觀察到的貝爾不等式違背值小于2根號2時,觀察者對未知態(tài)的糾纏特性可以做出什么樣的描述。這種描述可以定量為相對于最大糾纏態(tài)的保真度的最低可能值,即以觀察到的實際違背值為自變量的保真度下限。這個下限越優(yōu),可以給出的保真度越高,也就具有更好的魯棒性。

    應(yīng)用前景

    這是國際上首個具有最優(yōu)魯棒性的糾纏態(tài)自檢驗實驗,為把自檢驗推廣應(yīng)用于各種量子信息過程打下重要基礎(chǔ)。

    Source:ZHANG Wenhao, CHEN Geng, PENG Xingxiang, et al. Experimentally robust self-testing for bipartite and tripartite entangled states [J]. Physical Review Letters, 2018, 121(24):240402.

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