羅切斯特理工學(xué)院的科學(xué)家開發(fā)了一種量化糾纏的新技術(shù)，該技術(shù)對開發(fā)計算、模擬、安全通信等領(lǐng)域的下一代技術(shù)具有重要意義。并在《自然通訊》期刊上發(fā)表，報告了測量糾纏的新方法。

當(dāng)兩個量子粒子（如光子、電子或原子）發(fā)生糾纏時，它們具有特殊的相關(guān)性，即使這些粒子相隔很遠，也會在測量中顯示出來。這一獨特的特性只能通過量子力學(xué)來解釋，這也是作為許多量子技術(shù)的核心。量子糾纏是一種可用于完成重要任務(wù)的資源，如量子計算或安全通信。

兩個糾纏量子粒子可以產(chǎn)生一把牢不可破的鑰匙，用來相互發(fā)送信息，這樣一來，如果某些第三方截獲了信息，根據(jù)物理定律，他們是不可能解碼信息的。隨著量子技術(shù)變得越來越復(fù)雜，用戶將需要一種方法來計算在給定系統(tǒng)中存在多少量子糾纏。對于這項研究中的系統(tǒng)糾纏光子對，新技術(shù)需要的測量比以前的方法少一百萬倍。由于這項技術(shù)是基于信息論，測量技術(shù)還有一個額外的好處，那就是永遠不會高估系統(tǒng)中的糾纏度。

事實證明，這是至關(guān)重要的，因為這意味著我們永遠不會意外地告訴你，你擁有的資源比你實際擁有的更多。這對于諸如安全通信之類的東西尤其重要，在這種情況下，你避免對手截取消息。糾纏是量子信息處理的核心，是一種強大而神秘的資源，它在計算、模擬、安全通信和計量方面的能力超出了經(jīng)典設(shè)備。精確地量化一個未知系統(tǒng)的糾纏需要完全確定其量子態(tài)，這一任務(wù)甚至需要對中等大小的系統(tǒng)進行大量難以處理的測量。

在新研究，演示了一種從極其有限數(shù)據(jù)嚴格量化高維糾纏的方法。通過自適應(yīng)，多級采樣程序改進了一個熵，定量的糾纏見證直接操作壓縮實驗數(shù)據(jù)獲得。只需要6456次測量就可以證明形成纏結(jié)為7.11±。兩個空間糾纏光子共享04位元。希爾伯特空間的維數(shù)超過680億，需要的測量值是未壓縮方法的2000萬倍，是層析成像的1018倍。新技術(shù)提供了一個通用的方法，量化糾纏在任何大量子系統(tǒng)中共享的雙方。

博科園｜研究/來自：羅徹斯特理工學(xué)院

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-019-10810-z?James

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