我國科學家首次實驗驗證量子導引橢球

記者從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、黃運鋒研究組與澳大利亞研究者合作，首次實驗驗證了量子導引橢球，并檢驗了其體積單配性。研究成果近日發表在國際物理學期刊《物理評論快報》上。

量子導引的概念最早由薛定諤提出，描述的是兩個觀測者艾麗絲(Alice)和鮑勃(Bob)共享一個量子糾纏態時，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上。量子非局域性是量子系統獨有的特性，而量子導引則是目前被廣泛研究的一類量子非局域性。

在共享的量子態不理想或多方共享量子態的情況下，艾麗絲不能將鮑勃的系統導引到任意的量子態上。此時艾麗絲所能導引鮑勃的量子態的集合在Bloch表示下將構成一個橢球。通常單比特量子態可以可視化地表示為Bloch球中的一個矢量，而量子導引橢球則為兩比特量子態提供了一個簡單的可視化表示方法。在多方共享量子態的情況下，量子導引橢球具有體積單配性。

科研人員通過巧妙設計實驗光路，在光學系統中制備出參數可調的三比特量子糾纏態，制備出的不同類型的糾纏態是驗證量子導引橢球及檢驗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數率的三比特糾纏純態，實驗驗證了糾纏純態的導引橢球體積的單配性。此外，研究組進一步實驗證實純態的體積單配關系對混態不再適用。

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引這一非局域性的理解，也為量子導引橢球作為一種參考系無關的量子關聯診斷工具打下重要基礎。(吳長鋒)

關鍵詞： 量子導引 科學家