我国学者实验实现“最优量子纠缠态”检验

  制备出高质量的量子纠缠态，是实现量子通信、量子计算等应用的前提。记者从中国科学技术大学获悉，近期该校郭光灿院士团队研发出一种新的纠缠态测量方法，可以快速检验出多体纠缠态相对于目标纠缠态的保真度，实验实现了最优效率的多光子纠缠态检验，对研制大规模量子通信和量子计算网络具有重要意义。

  检验量子纠缠态的质量，是量子科研中的重要课题。传统的量子态“层析法”，测量的数量大、复杂度高，难以满足未来大规模测量的需要。

  近期，郭光灿院士团队中的李传锋、陈耕、许小冶等人构造出一组最优的测量基准，先让目标纠缠态可以通过测量，再随机选取这些测量基准对制备出的纠缠态进行测试。单次测试如果通过，会造成失真度的估计值减小；如果不通过，会造成失真度的估计值增加。在该实验中，失真度的估计值与测试样本数量成反比，达到了量子力学理论规定的极限。这意味着实现了最优效率的纠缠态检验，更重要的是，该方法所需要的测试样本数量不会随纠缠态规模的扩大而增加。

  利用这种最优量子纠缠态检验法，科研人员对2光子和4光子纠缠态分别进行了检验。其中对于4光子的纠缠态，他们利用9个测量装置和大约2500次测量即精确测出了失真度。如使用传统的量子态“层析法”，要达到相同的测量精度，需要使用81个测量装置和45000次测量。高效率的新检验方法，对未来实现大规模量子通信和量子计算网络具有重要意义。

  日前，国际知名学术期刊《物理评论快报》发表了这项研究成果。（记者徐海涛）