中外科学家实现高维量子纠缠态最优检测

新华社合肥11月26日电(记者徐海涛)近期，中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组与电子科技大学教授王子竹、奥地利科学院博士高小钦等中外科学家合作，在国际上首次实现了高维量子纠缠态的最优检测。国际权威学术期刊《物理评论快报》日前发表该成果。

量子的纠缠特性是实现量子信息应用的核心资源之一，如何制备和检测量子纠缠，是量子科研的重要任务。传统的检测方法是量子态层析技术，但随着系统维度数和粒子数的增加，这种方法消耗的资源会指数级增长，不具备可扩展性。

为解决高维纠缠检测这一难题，李传锋、柳必恒研究组曾利用基于保真度的纠缠目击方法，实现对三十二维的两体最大纠缠态的检测。但对于常见的非最大高维纠缠态，这种方法并不适合。

近期，他们与合作者提出一种适用于所有两体量子纠缠态的最优检测方法。所谓最优检测，是指在任意给定态和测量基的情况下，所采用的方法能给出最紧的纠缠态边界，区分目标态纠缠的能力是否最强。

为检验该方法的普适性，研究组在实验上巧妙制备出一系列不同类型的高维量子纠缠态，并通过局域测量等操作，实现了最优量子纠缠检测。实验结果表明，对于三维或四维的量子纠缠态，新方法只需采用3组测量基即可实现认证。

据悉，这一成果解决了两体高维纠缠态的检测问题，为实现各种高维量子信息过程和研究量子物理问题打下重要基础。