中科大首次实现单向量子非局域性

近日,中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在量子力学基础研究方面取得重要进展,该实验室李传锋、许金时研究组与其合作者实验实现了单向量子导引(one-way EPR steering),定量揭示了一类非对称性的量子非局域性。该研究成果4月21日发表在国际权威物理学期刊《物理评论快报》上,并被选为“编辑推荐(Editors’ Suggestion)”文章,同时被美国物理学会Physics网站以“单向量子性(One-Way Quantumness)”为题高亮报道。

中科大首次实现单向量子非局域性
单向量子导引示意图

量子非局域性是量子力学最令人惊讶和着迷的特性之一,量子导引(Steering)是近年来引起广泛关注的一种量子非局域性。量子导引的概念是由薛定谔在研究EPR佯谬时提出的,描述了对一个粒子的测量能够非局域地影响另一个粒子的状态的能力,它是介于量子纠缠(entanglement)和贝尔非局域性(Bell nonlocality)之间的一种量子非局域特性,其测量结果无法用局域隐态模型来解释。量子导引具有独特的非对称性,甚至于存在单向量子导引,即一方可以成功地对另一方进行量子导引,但反过来却不行。

李传锋、许金时等人在前期实验实现量子导引[PRL113, 140402 (2014)]的基础上,在国际上首次实现了基于投影测量的单向量子导引。他们在理论上提出了“导引半径”的概念来量化量子导引能力,在实验上利用两光子纠缠系统通过投影测量定量观测到了量子导引的非对称性,并进一步实现了单向的量子导引。同时,对于失败的量子导引过程,他们首次通过实验构建局域隐态模型来重现观测结果,直观地展现了量子系统的不可导引性。

该工作为理解单向量子导引提供了一种直观的视角,对量子力学基本问题研究具有重要意义,同时也展示了量子导引在完成单向量子信息任务方面的应用前景。

该论文共同第一作者是中科院量子信息重点实验室的博士生孙凯(实验)和博士后叶向军(理论)。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委、中科院和量子信息与量子科技前沿协同创新中心的资助。

论文链接:

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.160404

(据中国科学技术大学)

 

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