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首次实现高维量子纠缠态的最优检测 保真度达世界最高水平
记者从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组与合作者合作，首次实现了高维量子纠缠态的最优检测。相关成果日前发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。
量子纠缠是量子信息过程的核心资源，如何在实验上制备和检测量子纠缠是量子信息领域的基本任务。然而，随着系统维度数和粒子数的增加，量子态层析技术这种传统的检测量子纠缠态的方法消耗的资源将会指数增长，因而在实验上不具备可扩展性。为了解决高维纠缠检测这一难题，研究组曾利用基于保真度的纠缠目击方法检测了32维的两体最大纠缠态，保真度达到了世界上最高水平。然而对于常见的非最大高维纠缠态，基于保真度的纠缠目击方法并不普适。
针对该困难，研究组与理论合作者们给出了一种最优的量子纠缠检测方法，该方法适用于所有的两体量子纠缠态。为了检验该方法的普适性，他们在实验上巧妙地制备出一系列不同类型的高维量子纠缠态，并实现了对该量子纠缠态的局域测量等操作，从而实现最优的量子纠缠检测。实验结果表明，对于四维或三维的不能采用基于保真度的纠缠目击方法检测的量子纠缠态，用新的方法只需采用三组测量基即可认证其量子纠缠。
这项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高维系统中的量子物理基本问题打下重要基础。(记者 吴长锋)
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