【科技日報】實驗制備高維多光子糾纏態保真度達91%
科技日報合肥6月3日電 （記者(zhe)吳長鋒(feng)）記者(zhe)3日從188bet足球獲悉，中國科學(xue)院院士郭光(guang)燦團(tuan)隊的(de)柳必恒研究(jiu)組(zu)與其他學(xue)者(zhe)合作，在實驗(yan)上實現(xian)了高保(bao)真(zhen)度高維多光(guang)子(zi)糾纏態制備，并(bing)首次觀測到真(zhen)實高維多體非局域性的(de)存在。相關研究(jiu)成果日前發(fa)表在《自(zi)然·通(tong)訊》上。
量(liang)子(zi)(zi)非局域性是量(liang)子(zi)(zi)力學最深刻(ke)的現象之一，揭示了量(liang)子(zi)(zi)物理與(yu)經(jing)典物理本質上的區別，同時也為(wei)量(liang)子(zi)(zi)信(xin)(xin)息(xi)(xi)的安全(quan)提供了保障。長期以來，非局域性的實驗研(yan)(yan)究主要(yao)集中(zhong)在兩(liang)個(ge)粒子(zi)(zi)和二維(wei)系統之間。而(er)真實世界(jie)中(zhong)的許多(duo)量(liang)子(zi)(zi)過程(cheng)涉及多(duo)個(ge)粒子(zi)(zi)和更高(gao)維(wei)度(du)(du)，這(zhe)意(yi)味(wei)著高(gao)維(wei)多(duo)體系統不僅是基本科學問題的重要(yao)延伸，也為(wei)提升(sheng)量(liang)子(zi)(zi)系統的信(xin)(xin)息(xi)(xi)處(chu)理能力、抗干擾(rao)能力和通(tong)信(xin)(xin)容量(liang)提供了可能。然而(er)，由于高(gao)維(wei)度(du)(du)與(yu)多(duo)體系統帶來的復雜度(du)(du)急劇(ju)增加，這(zhe)一領域的實驗研(yan)(yan)究一直面臨巨大的挑戰。
為攻克(ke)上述(shu)挑戰，研究團(tuan)隊提出并(bing)實現(xian)了(le)一種(zhong)基(ji)于“路徑不可區分性(xing)”原理的(de)(de)高(gao)(gao)維(wei)(wei)多(duo)體糾纏態(tai)制(zhi)備(bei)方法。該(gai)方案利(li)用光(guang)(guang)子的(de)(de)路徑自由(you)度編(bian)碼三(san)維(wei)(wei)量(liang)子態(tai)，并(bing)通(tong)過(guo)偏振控制(zhi)實現(xian)二維(wei)(wei)平面(mian)中(zhong)不同路徑間的(de)(de)高(gao)(gao)效交(jiao)換操作，從而在(zai)保持(chi)高(gao)(gao)度相干性(xing)的(de)(de)同時(shi)顯著提高(gao)(gao)了(le)系統穩(wen)定性(xing)與操控精度。通(tong)過(guo)該(gai)方法，實驗成(cheng)功制(zhi)備(bei)了(le)一種(zhong)名叫Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）的(de)(de)三(san)光(guang)(guang)子三(san)維(wei)(wei)多(duo)量(liang)子比特糾纏狀態(tai)，其(qi)保真度高(gao)(gao)達91%，創造(zao)了(le)高(gao)(gao)維(wei)(wei)多(duo)光(guang)(guang)子糾纏態(tai)保真度的(de)(de)最高(gao)(gao)紀錄(lu)，為非局(ju)域性(xing)檢(jian)測提供(gong)了(le)堅實的(de)(de)基(ji)礎(chu)。
在(zai)此基礎上(shang)，研(yan)究團隊通過構(gou)建新型貝爾不等式檢驗范式，實(shi)(shi)驗觀測(ce)到超越量(liang)子比特(te)系(xi)統理論極(ji)限(xian)的量(liang)子關聯(lian)。該成果首次(ci)在(zai)實(shi)(shi)驗層面證實(shi)(shi)了真實(shi)(shi)高(gao)維(wei)多體非局域性的存在(zai)，為設備無關型量(liang)子信息(xi)應用的未(wei)來(lai)發展奠定(ding)了重要基礎。
研(yan)究(jiu)人員(yuan)表示(shi)，這項突破性(xing)成果不僅填(tian)補了國際(ji)高維多體量(liang)(liang)子非(fei)局域(yu)性(xing)實驗研(yan)究(jiu)領域(yu)的(de)空(kong)白，更深化(hua)了人類對量(liang)(liang)子糾纏本質的(de)認知，同時為構建可擴展、高容量(liang)(liang)、抗噪(zao)聲的(de)量(liang)(liang)子信(xin)息處理系統提供(gong)了關鍵技術支撐。高維多體糾纏態將在量(liang)(liang)子通信(xin)、量(liang)(liang)子計算與(yu)量(liang)(liang)子精密測量(liang)(liang)等前(qian)沿領域(yu)展現出廣闊應用前(qian)景。
發(fa)布時間(jian)：2025-06-04
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