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中国科大等实现最高效量子态层析测量
2018-04-17 中国科学报

  近日,中科院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队与复旦大学、北京理工大学、南京邮电大学研究者合作,提出基于光子量子行走的确定性集体测量方法,实现了目前国际上最高效的量子态层析测量。相关成果在线发表于《自然—通讯》。

  探索量子测量能力和局限性对许多量子物理基本问题及量子计量、量子成像、引力波探测等应用具有重要意义。研究发现,虽然这些相同量子系统之间没有纠缠,甚至没有经典关联,但是对他们进行集体测量却比现有的对每份量子系统单独测量能提取更多的信息,从而更高效、更精确地完成各种量子信息任务。

  中国科大李传锋、项国勇等人提出一种基于量子行走确定性实现任意两份拷贝的量子态集体测量的一般方法,并在实验上用光子量子行走高保真度地实现了最优的集体测量,在国际上首次把这种确定性集体测量用于单比特量子态层析的实验研究,突破了局域测量的量子精度极限,获得了当前最高效的量子态层析效率。实验结果表明,集体测量至少可以将层析效率提高50%,而且效率提高幅度随着量子态的纯度及量子系统拷贝数增加而增加。

  该工作展示了一种由测量而导致的非经典现象,提供了一种突破多参数量子精密测量(包括量子态层析)中局域测量的量子精度极限的方法,开创了利用集体测量实现量子信息处理及量子力学基本问题研究的新方向。

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