中国迷信技巧大年夜学初次完成纠缠体系波函数的直
发表时间:2019-10-13 作者:211大年夜学网

  我校郭光灿院士团队在量子力学根本成绩的研究中取得重要停顿,该团队的李传锋、许小冶等人与斯德哥尔摩大年夜学Yaron Kedem博士协作,初次提出并实验完成了多体非局域波函数的直接丈量。该研究成果于10月9日发表在国际威望期刊《物理评论快报》上,并当选“编辑推荐”论文。美国物理学会网站“物理消息与评论”栏目以《直接丈量纠缠态》为题专文报导本项成果。

  波函数是量子力学最核心的概念之一,不论是单体照样多体量子体系,其状况都可以用波函数完全描述。今朝最经常使用的丈量波函数的办法是量子态层析,但是该办法随着待测体系范围的增长,对资本的消费呈指数增长。2011年迷信家们基于弱丈量和弱值(Weak Value)提出单光子空间波函数的直接丈量办法,防止了量子态层析中复杂的重构过程。但是关于多体特别是含有纠缠的量子体系的波函数直接丈量,却一向未能取得冲破,难点在于没法提取多系一切非局域可不雅丈量的弱值。

  李传锋研究组继初次完成非局域可不雅丈量的量子丈量[Phys. Rev. Lett. 122, 100405 (2019)]后,与斯德哥尔摩大年夜学Yaron Kedem博士一路另辟门路,经过过程奇妙构造哈密顿量,完成对多系一切局域可不雅丈量之和的模量(Modular Value)的丈量,然后应用它与非局域可不雅丈量的弱值的数学关系,直接给出后者的取值。该办法成功处理了提取多系一切非局域可不雅丈量的弱值这一困难,可以很便利地应用到多体非局域波函数的丈量中。研究组在实验上应用双光子超纠缠成功演示了双光子非局域波函数的直接丈量。他们将两个光子制备到偏振和途径分别处于最大年夜纠缠态的超纠缠态上,再完成偏振和途径间的相互感化,最后经过过程途径指针在不合投影基下的计数直接丈量出双光子偏振态的波函数。

  该成果初次完成多体纠缠体系波函数的直接丈量,《直接丈量纠缠态》一文评论该成果对将来量子信息技巧中大年夜范围纠缠体系的探测供给高效的办法(This demonstration may lead to more efficient methods for probing large entangled systems, as are imagined in future quantum information technologies)。该任务还廓清了波函数的直接丈量技巧源自于弱值而非弱丈量,更加重要的是,对含有纠缠的多体量子体系波函数的直接丈量,证明这是一项纯粹的量子技巧,而非基于经典的干涉过程。该办法为量子物理根本成绩的研究带来新的思路,并对量子信息技巧的生长起到重要推动感化。

  该论文合营第一作者为中科院量子信息重点实验室博士研究生潘维韦与特任副研究员许小冶。该任务取得了科技部、国度天然迷信基金委、中科院、安徽省和博士后创新人才网job.vhao.net支撑筹划的赞助。

直接丈量两光子非局域波函数的实验装配图

  论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.150402

  APS网站“物理消息与评论”链接:https://physics.aps.org/articles/v12/110

  (中科院量子信息重点实验室、中科院量子信息和量子科技创新研究院、科研部)