量子糾纏探測與大小估算研究新突破

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與其他機(jī)構(gòu)的學(xué)者合作，成功通過觀察傳統(tǒng)的僅用于揭示糾纏是否存在的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，來進(jìn)行糾纏規(guī)模的估算。此項(xiàng)研究成果已發(fā)表在全球頂尖學(xué)刊《物理評論快報(bào)》上。

量子糾纏作為量子理論的基石，也是量子信息領(lǐng)域的寶貴資源。在實(shí)驗(yàn)過程中，有效的糾纏探測和衡量對實(shí)現(xiàn)眾多關(guān)鍵信息任務(wù)，譬如如何高效地利用糾纏資源，至關(guān)重要。

所謂糾纏目擊者，即在特定條件下，隨時(shí)間變化的一傾變量，若其均值低于設(shè)定界限，便可揭示系統(tǒng)糾纏性的存在。因此，它常被用作檢驗(yàn)和衡量糾纏性的主要工具。然而，長期以來，這類方法僅僅被用于檢測糾纏的存在與否，其規(guī)模和程度尚缺乏有效的估計(jì)手段。

在本次研究中，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了含義廣泛的三類實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并利用常規(guī)的糾纏目擊者，為各類糾纏測量提供了估計(jì)的下限。換言之，研究團(tuán)隊(duì)成功地使探測糾纏的實(shí)驗(yàn)角色由初心的單一性，發(fā)展至能同時(shí)完成糾纏究竟有多大的評估。

他們還發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境coded設(shè)備幾乎可靠、design裝置可靠以及無關(guān)設(shè)計(jì)裝置可靠的情況下，糾纏目擊者都可以進(jìn)行適當(dāng)規(guī)范化處理，證明了作為量子關(guān)聯(lián)度量核心的可分辨度的確切性。

最后，研究團(tuán)隊(duì)展示了如何通過糾纏目擊者的平均數(shù)值，計(jì)算各類糾纏度量的下限。而在多粒子系統(tǒng)中，他們也用歸一化的糾纏目擊者進(jìn)行了糾纏深度的測量——即揭示粒子間糾纏合力的數(shù)量。在粒子數(shù)量不斷增長的極限條件下，這種方式對某些特定系統(tǒng)給出了基于跡距離的糾纏度量的下限，其中包含了精確的糾纏規(guī)模信息。