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我国首次利用纠缠测量实现量子定向

来源:默认部门     作者:软件信息服务站点管理员     发布时间:2020年03月03日     浏览次数:         

  中国科大获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与国内合作者合作,基于量子纠缠测量技术实验实现了高效的量子定向。该研究成果于日前在线发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。

  量子定向任务是指发送者Alice利用量子资源把空间中的某个任意方向发送给接收者Bob,它在定位导航等领域具有重要用途。一个简单的量子定向方案是Alice发送带自旋的粒子给Bob,粒子自旋的指向就是要发送的方向。早在1999年,瑞士日内瓦大学的Nicolas Gisin教授发现使用两个自旋粒子进行量子定向时会有新奇的现象出现。Alice用两个自旋粒子编码一个方向可以有两种编码方式,即自旋平行编码和反平行编码。研究发现Bob利用经典的局域测量方法进行信息提取时,反平行编码和平行编码方式的信息传输效率相同,而Bob采用量子测量方法时,反平行编码效率更高。Alice的两种编码方式中量子态都没有纠缠,因此该异常现象来自于Bob解码方向信息的量子测量中存在量子纠缠。由于量子纠缠测量难以实现,二十年来尚没有可靠的实验检验这一量子定向方案。

  项国勇等人巧妙地利用单个光子的偏振和路径实现两个自旋比特,利用半波片即可实现自旋的平行编码和反平行编码。然后借助光子量子行走确定性的实现了平行编码和反平行编码下量子态的最优纠缠测量。实验结果证实在量子定向任务中量子纠缠测量比局域测量具有更高信息提取效率,而且反平行编码的平均保真度相对于平行编码的平均保真度有3.9%的提升。

  该工作在实验上揭示了一种由量子测量中的纠缠引起的非经典现象,同时也提供了一套在光子系统中实现确定性纠缠测量的方法。该研究有利于量子纠缠和量子测量研究的发展,在量子信息处理中有着潜在的应用。

  发布日期:2020年2月23日

  来源:科技日报

  科技情报中心编辑

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