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中國(guó)學(xué)者首次實(shí)現(xiàn)非局域可觀測(cè)量的量子測(cè)量
關(guān)鍵字:觀察者網(wǎng)3月21日從中國(guó)科大獲悉，中國(guó)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(cè)量中引入糾纏探針，首次實(shí)現(xiàn)了非局域可觀測(cè)量的馮諾依曼（von Neumann）測(cè)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(huì)失效。研究成果3月15日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
量子測(cè)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(cè)量假定，量子測(cè)量會(huì)導(dǎo)致量子態(tài)坍縮到待測(cè)物理量的本征態(tài)。通常最原始的量子測(cè)量又被稱作馮諾依曼測(cè)量，以區(qū)別于后來提出的量子弱測(cè)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(cè)量非局域變量。大約四十年前，沃爾夫獎(jiǎng)獲得者Aharonov在系統(tǒng)研究量子場(chǎng)論的過程中指出，存在一些非局域變量是可以被直接測(cè)量的，且測(cè)量過程不會(huì)導(dǎo)致超光速的信號(hào)傳遞。
實(shí)現(xiàn)非局域可觀測(cè)量的量子測(cè)量的實(shí)驗(yàn)裝置圖 圖片來自中國(guó)科大
科研人員通過在量子測(cè)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(cè)量的馮諾依曼測(cè)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(cè)量偏振自由度的非局域可觀測(cè)量?；诖耍芯拷M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(huì)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(duì)量子測(cè)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(huì)對(duì)量子信息領(lǐng)域的發(fā)展起到重要推動(dòng)作用。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.100405
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- 責(zé)任編輯:呂棟
- 最后更新: 2019-03-21 15:05:41
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