中外科學家實現高維量子糾纏態最優檢測

新華社合肥11月26日電(記者徐海濤)近期，中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恒研究組與電子科技大學教授王子竹、奧地利科學院博士高小欽等中外科學家合作，在國際上首次實現了高維量子糾纏態的最優檢測。國際權威學術期刊《物理評論快報》日前發表該成果。

量子的糾纏特性是實現量子資訊應用的核心資源之一，如何製備和檢測量子糾纏，是量子科研的重要任務。傳統的檢測方法是量子態層析技術，但隨著系統維度數和粒子數的增加，這種方法消耗的資源會指數級增長，不具備可擴展性。

為解決高維糾纏檢測這一難題，李傳鋒、柳必恒研究組曾利用基於保真度的糾纏目擊方法，實現對三十二維的兩體最大糾纏態的檢測。但對於常見的非最大高維糾纏態，這種方法並不適合。

近期，他們與合作者提出一種適用於所有兩體量子糾纏態的最優檢測方法。所謂最優檢測，是指在任意給定態和測量基的情況下，所採用的方法能給出最緊的糾纏態邊界，區分目標態糾纏的能力是否最強。

為檢驗該方法的普適性，研究組在實驗上巧妙製備出一系列不同類型的高維量子糾纏態，並通過局域測量等操作，實現了最優量子糾纏檢測。實驗結果表明，對於三維或四維的量子糾纏態，新方法只需採用3組測量基即可實現認證。

據悉，這一成果解決了兩體高維糾纏態的檢測問題，為實現各種高維量子資訊過程和研究量子物理問題打下重要基礎。