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我國實驗實現噪聲適應的量子精密測量

來源:科技日報 吳長鋒 訪問:636 時間:2019-11-08

  記者從中國科大獲悉,該校郭光燦院士團隊李傳鋒、黃運鋒研究組與同行合作,在線性光學系統中實驗驗證了糾纏態的相干性對橫向噪聲的適應性,并進一步驗證在橫向噪聲中糾纏態探針的量子測量精度仍可超越標準量子極限。研究成果日前發表在國際權威物理學期刊《物理評論快報》上。

  量子信息技術通過對量子態的操控實現信息的安全傳輸和存儲、高效獲取和運算等,然而量子系統不可避免地會與環境相互作用而引入噪聲,導致量子態非常脆弱。如何抵抗噪聲是目前可擴展量子信息技術的核心問題之一。主動反饋和量子糾錯是很有前景的方案,但是過多的資源消耗使它們目前還難以實現。還有一種高效且方便的途徑是被動噪聲控制,它可以通過巧妙地利用量子態對特定噪聲的適應性來實現。

  科研人員采用高效可控的線性光學系統研究了糾纏態的量子相干性和精密測量對橫向噪聲的適應性。研究組首先驗證了四光子GHZ糾纏態在橫向噪聲下相干性的凍結現象,同時還觀測到GHZ糾纏態在噪聲中演化時量子Fisher信息量也保持不變,這意味著將其應用于參數估計時測量精度將不會隨噪聲增加而衰減。研究組進一步將噪聲與信號同時作用在探針上,結果顯示,即使噪聲強度與信號相同,實驗中制備出的多光子GHZ糾纏態探針在光子數達到6時,仍可超越標準量子極限,展示了噪聲適應的量子精密測量方案的優越性。

  該成果展示了被動噪聲控制的可行性,在抗噪聲量子精密測量的研究中邁出重要一步,有助于設計出更高效的抗噪聲方案。

  (原載于《科技日報》 2019-11-08 01版)

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