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中國學(xué)者首次實(shí)現(xiàn)非局域可觀測量的量子測量

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2019-03-21 15:03:07 字號：A- A A+ 來源：觀察者網(wǎng)

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觀察者網(wǎng)3月21日從中國科大獲悉，中國科技大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、許小冶等人與來自歐洲的理論組合作，通過在量子測量中引入糾纏探針，首次實(shí)現(xiàn)了非局域可觀測量的馮諾依曼（von Neumann）測量，并用來實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證復(fù)合系統(tǒng)中有些情形下乘法規(guī)則會失效。研究成果3月15日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《物理評論快報(bào)》上。

量子測量是量子力學(xué)最基本和核心的問題之一，根據(jù)馮諾依曼測量假定，量子測量會導(dǎo)致量子態(tài)坍縮到待測物理量的本征態(tài)。通常最原始的量子測量又被稱作馮諾依曼測量，以區(qū)別于后來提出的量子弱測量等概念。

盡管量子理論從一開始在形式上就包含非局域變量，但基于自然界中所有已知相互作用都是局域的認(rèn)知，人們普遍相信沒有辦法直接測量非局域變量。大約四十年前，沃爾夫獎獲得者Aharonov在系統(tǒng)研究量子場論的過程中指出，存在一些非局域變量是可以被直接測量的，且測量過程不會導(dǎo)致超光速的信號傳遞。

實(shí)現(xiàn)非局域可觀測量的量子測量的實(shí)驗(yàn)裝置圖圖片來自中國科大

科研人員通過在量子測量中引入糾纏探針，首次在光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了非局域可觀測量的馮諾依曼測量。他們將兩個(gè)光子制備到偏振和路徑分別處于最大糾纏態(tài)的一種超糾纏態(tài)上，再實(shí)現(xiàn)偏振和路徑間的相互作用，從而成功實(shí)現(xiàn)了利用處于糾纏態(tài)的路徑探針直接測量偏振自由度的非局域可觀測量?；诖?，研究組還進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證復(fù)合系統(tǒng)中有些情形下乘法規(guī)則會失效，這正是量子非局域性的奇妙之處。

這一成果不僅加深了人們對量子測量和量子非局域性等量子力學(xué)基本問題的理解，還可在技術(shù)上用于量子隱形傳態(tài)、遠(yuǎn)程量子計(jì)算和量子密碼等重要量子信息過程，將會對量子信息領(lǐng)域的發(fā)展起到重要推動作用。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.100405
標(biāo)簽量子科學(xué)
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