國科大研究員在量子糾纏態可分性研究取得關鍵進展

2020-11-25 中國科學院大學新聞網

　　量子糾纏及其所蘊含的量子非定域性是量子理論區別於經典理論的一個基本特點。目前，糾纏態作為量子計算及量子信息處理的核心物理資源已成共識。其中，多體糾纏態的定性和定量研究是量子信息理論的一個重要和前沿問題，對可擴展量子計算的實用化和量子保密通訊的安全性都具有重要意義。而糾纏態的研究的一個前提性問題是如何判斷一個量子態是否是糾纏。不同於純態糾纏的奇異值分解（或高階奇異值分解）判定，混態體系糾纏的判定到目前仍是量子信息理論中一個有待解決的問題。即使在最簡單的兩體糾纏情形，混態糾纏的判定已被證明是一個NP-Hard的問題。自從上個世紀90年代提出PPT這一必要性判據後，混態的可分性研究進展緩慢。儘管目前實際可操作的判據數量與日俱增，但只是充分或必要條件，使得絕大多數混態都無法判斷其糾纏性，更不用說實際構造混態的可分形式。

　　最近，中國科學院大學李軍利研究員、喬從豐研究員在量子糾纏判據研究領域取得重要進展。他們將矩陣理論中的Horn猜想引入量子糾纏和非定域性的研究，解決了糾纏的判定、糾纏態的直積和分解等量子信息理論的一系列重要基礎性問題。同時，該理論工具還可用於構建不確定關係和多體量子糾纏之間的定量聯繫。這為統一研究量子糾纏、量子不確定原理和量子非定域性提供了一個框架模型。

　　Horn猜想是矩陣理論中關於兩個厄米矩陣之和的本徵值與各自本徵值之間的關係的一個猜想，並在2000年左右被陶哲軒等人所證明。利用態布洛赫矢量表示方法，糾纏態的直積和分解問題就可轉化為關聯矩陣的乘積分解問題。兩體系統的很多著名混態形式，如廣義Werner態、Isotropic態等，的可分離條件以及具體的可分離形式都已被該方法解析地表達出來。喬從豐課題組最近的研究還進一步揭示，Horn猜想在不確定原理以及糾纏對不確定原理的影響方面扮演著重要角色。對其深入研究將為深入理解量子理論，發展量子理論基本問題的新量子信息應用發揮積極的作用。相關研究成果發表在專業期刊Quantum Information Processing和Scientific Reports等專業期刊，受到了審稿人的好評。

相關焦點

  • 中科大分子量子糾纏研究取得重要進展
    記者5月25日從中國科學技術大學獲悉，該校杜江峰院士領導的中科院微觀磁共振重點實驗室與美國國家標準技術研究所合作，首次製備了單原子和單分子之間的量子糾纏態，並確定產生的量子糾纏超過臨界閾值。該研究成果於5月20日在線發表在《自然》上。這項成果對於未來考慮使用分子進行量子信息處理有重要推動作用。
  • 中國科大首次實現高保真度32維量子糾纏態
    中國科大郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利Marcus Huber教授研究組合作，首次實現了高保真度32維量子糾纏態。該成果8月28日發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。
  • 中國科大在分子的量子糾纏研究取得重要進展
    中國科學技術大學杜江峰院士領導的中科院微觀磁共振重點實驗室與美國國家標準技術研究所合作，在離子阱體系實現帶電原子和帶電分子的聯合調控，首次製備了單原子和單分子之間的量子糾纏態，並且通過定量表徵手段，確定產生的量子糾纏超過臨界閾值。
  • 中奧研究量子通信獲重要進展：首次實現高保真度32維量子糾纏態
    圖文無關從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊近期在高維量子通信研究中取得重要進展，團隊中的李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利科學院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，首次實現了高保真度的32維量子糾纏態。李傳鋒、柳必恆等人另闢蹊徑，2016年以來採用光子的路逕自由度編碼並取得一系列前沿突破。比如近期採用商用多芯光纖解決高維糾纏的傳輸問題，實現了4維量子糾纏態在11公裡光纖中的有效傳輸。但隨著維度數的增加，量子系統的複雜度及操控與測量難度都急劇提高。
  • 中國科大在分子的量子糾纏研究中取得進展
    中國科學院院士、中國科學技術大學教授杜江峰領導的中科院微觀磁共振重點實驗室與美國國家標準技術研究所合作，在離子阱體系實現帶電原子和帶電分子的聯合調控，首次製備了單原子和單分子之間的量子糾纏態，並且通過定量表徵手段，確定產生的量子糾纏超過臨界閾值。
  • 量子通信研究首次實現高保真度32維量子糾纏態
    科技日報訊 （記者吳長鋒）記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，團隊中的李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利科學院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，首次實現了高保真度的32維量子糾纏態。
  • 中奧學者研究量子通信獲重要進展:首次實現高保真度32維量子糾纏態
    新華社合肥9月5日電（記者徐海濤）記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊近期在高維量子通信研究中取得重要進展，團隊中的李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利科學院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，首次實現了高保真度的32維量子糾纏態。　　相比0和1的2維系統，高維量子糾纏態在信道容量上有著巨大優勢。
  • 中奧學者研究量子通信獲重要進展：首次實現高保真度32維量子糾纏態
    新華社合肥9月5日電（記者徐海濤）記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊近期在高維量子通信研究中取得重要進展，團隊中的李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利科學院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，首次實現了高保真度的32維量子糾纏態。
  • 中國科大在分布式量子精密測量方面取得重要進展
    隨著量子技術的不斷發展，傳感技術也邁進了量子化時代。量子網絡作為量子信息和量子計算的重要組成，在執行各類遠程多節點任務中起著重要作用。當對多個空間分布的參量進行測量時，分布式量子傳感能夠實現超越經典統計極限的測量精度。然而，分布式量子傳感面對著一個重要問題：如何選擇並製備能夠實現對多個參量最優的測量精度的量子糾纏態呢？
  • 中國科學家在量子通信研究領域首次實現高保真度32維量子糾纏態
    記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，團隊中的李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利科學院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，首次實現了高保真度的32維量子糾纏態。相比0和1的2維系統，高維量子糾纏態在信道容量上有著巨大優勢。
  • 中奧學者聯手在量子通信研究方面獲重要進展 高保真度32維量子糾纏態首次實現
    【科技前沿】光明日報合肥9月8日電（記者常河）記者從中國科技大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利馬庫斯·胡貝教授研究組合作，首次實現了高保真度32維量子糾纏態。
  • 中科大聯合國際團隊取得量子測量研究重要進展
    中科大郭光燦院士團隊在量子測量研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、項國勇研究組與德國、義大利以及瑞士的理論物理學者合作，在光子系統中首次實驗使用糾纏集體測量（entangled collective measurement）將量子比特熱力學系統中投影測量的反作用（back action）降至最小
  • 高保真度32維量子糾纏態首次實現
    【科技前沿】本報合肥9月8日電（記者常河）記者從中國科技大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利馬庫斯·胡貝教授研究組合作，首次實現了高保真度32維量子糾纏態。
  • 高保真度32維量子糾纏態首次實現
    9月8日，記者從中國科技大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利馬庫斯·胡貝教授研究組合作，首次實現了高保真度32維量子糾纏態。本成果為進一步實現各種高維量子信息過程和研究高維系統的量子物理基本問題打下重要基礎。
  • 中科大量子測量研究取得重要進展
    記者11月20日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊日前在量子測量研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、項國勇研究組與德國、義大利、瑞士理論物理學者合作，在光子系統中首次實驗使用糾纏集體測量，將量子比特熱力學系統中投影測量反作用降至最小。相關成果於11月16日發表在《物理評論快報》上。
  • 實現「量子霸權」,糾纏態製備是關鍵
    科技日報記者 吳長鋒5光量子比特糾纏、6光量子比特糾纏、8光量子比特糾纏、10光量子比特糾纏、18光量子比特糾纏……中國科學技術大學教授潘建偉團隊不斷刷新著光量子比特糾纏數目的世界紀錄。用於創建和驗證由6個光子和3個d.o.f組成的18量子比特GHZ態的方案和實驗裝置。
  • 給糾纏態「做個CT」,讓未來量子網絡更安全
    科技日報記者 吳長鋒量子通信研究領域，中國在賽道上已經領先一個身位，無論理論研究還是技術應用和項目實施落地，都已走在世界的前列。兩個多月之前，中國科大成員李傳鋒、陳耕、張文豪等人在測量設備「不可信」的條件下，實驗獲知了未知量子糾纏態的保真度，首次在國際上實現了量子糾纏態的自檢驗。
  • 量子反作用研究取得重要進展
    記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、項國勇研究組與德國、義大利、瑞士理論物理學者合作，在光子系統中首次實驗使用糾纏集體測量，將量子比特熱力學系統中投影測量反作用降至最小。該成果日前發表在著名的《物理評論快報》上。
  • 中國學者刷新多比特量子糾纏態世界紀錄!
    全球頂級學術期刊《Science》（科學）2019年8月9日最新一期刊登了中國學者在量子計算研究中的新進展，題為《Generation of multicomponent atomic Schrödinger cat states of up to 20 qubits》。
  • 李傳鋒等首次實現高保真度32維量子糾纏態
    我實驗室在高維量子通信研究中取得重要進展：李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利Marcus Huber教授研究組合作，首次實現了高保真度32維量子糾纏態。該成果8月28日發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。相比二維系統，高維量子糾纏態在信道容量上有著巨大的優勢。然而要展示這一優勢，必須要實現高保真度高維量子糾纏態的製備、傳輸與測量。