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上一版3  4下一版 2018年4月19日 星期 放大 缩小 默认
我国实现全球最高效量子态层析测量
本报记者 佘惠敏

国际权威期刊《自然·通讯》日前在线发表了中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子精密测量研究中取得的重要进展:该团队与复旦大学、北京理工大学、南京邮电大学合作,提出了基于光子量子行走的确定性集体测量方法,并在实验中实现了全球最高效的量子态层析测量。

量子测量是提取量子系统信息必不可少的手段,对不确定性关系、非局域性等量子物理基本问题研究以及量子计量、量子成像、引力波探测等应用都具有重要意义。

集体测量,是指利用非局域测量(即纠缠测量)对量子系统多份相同拷贝的同时测量。由于量子世界存在概率性,为提取足够多信息,需要测量多个相同量子系统。研究发现,虽然这些相同量子系统之间没有纠缠,甚至没有经典关联,但对其进行集体测量却比现有的对每份量子系统单独测量能提取更多信息,从而更高效、更精确地完成各种量子信息任务。

尽管早在20年前,集体测量的重要性已得到广泛认可,但有效实现集体测量一直被认为在实验中无法完成。这是因为,集体测量方案中的非局域测量很难在实验中确定性地实现。目前,大多数量子信息任务中提取信息的方法仍然停留在对单个量子系统进行局域测量。

该团队李传锋、项国勇等人提出了一种基于量子行走确定性实现量子态集体测量的一般方法,并在实验中采用光子量子行走实现了最优的集体测量,在国际上首次把这种确定性集体测量用于单比特量子态层析的实验研究,突破了局域测量的量子精度极限,获得了当前最高效的量子态层析效率。实验结果表明,集体测量至少可以将层析效率提高50%,而且效率提高幅度随着量子态的纯度以及量子系统拷贝数增加而增加。

该工作展示了一种由测量而导致的非经典现象,提供了一种突破多参数量子精密测量(包括量子态层析)中局域测量的量子精度极限的方法,开创了利用集体测量实现量子信息处理及量子力学基本问题研究的新方向。

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