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中科大在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)噪聲適應(yīng)的量子精密測量

作者:吳長鋒
來源:科技日報
日期:2019-11-08 09:33:35
摘要:記者從中國科大獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、黃運(yùn)鋒研究組與同行合作,在線性光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了糾纏態(tài)的相干性對橫向噪聲的適應(yīng)性,并進(jìn)一步驗(yàn)證在橫向噪聲中糾纏態(tài)探針的量子測量精度仍可超越標(biāo)準(zhǔn)量子極限。
關(guān)鍵詞:量子精密測量

記者從中國科大獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、黃運(yùn)鋒研究組與同行合作,在線性光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了糾纏態(tài)的相干性對橫向噪聲的適應(yīng)性,并進(jìn)一步驗(yàn)證在橫向噪聲中糾纏態(tài)探針的量子測量精度仍可超越標(biāo)準(zhǔn)量子極限。研究成果日前發(fā)表在國際權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評論快報》上。

量子信息技術(shù)通過對量子態(tài)的操控實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸和存儲、高效獲取和運(yùn)算等,然而量子系統(tǒng)不可避免地會與環(huán)境相互作用而引入噪聲,導(dǎo)致量子態(tài)非常脆弱。如何抵抗噪聲是目前可擴(kuò)展量子信息技術(shù)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(shí)現(xiàn)。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(tài)對特定噪聲的適應(yīng)性來實(shí)現(xiàn)。

科研人員采用高效可控的線性光學(xué)系統(tǒng)研究了糾纏態(tài)的量子相干性和精密測量對橫向噪聲的適應(yīng)性。研究組首先驗(yàn)證了四光子GHZ糾纏態(tài)在橫向噪聲下相干性的凍結(jié)現(xiàn)象,同時還觀測到GHZ糾纏態(tài)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(yīng)用于參數(shù)估計(jì)時測量精度將不會隨噪聲增加而衰減。研究組進(jìn)一步將噪聲與信號同時作用在探針上,結(jié)果顯示,即使噪聲強(qiáng)度與信號相同,實(shí)驗(yàn)中制備出的多光子GHZ糾纏態(tài)探針在光子數(shù)達(dá)到6時,仍可超越標(biāo)準(zhǔn)量子極限,展示了噪聲適應(yīng)的量子精密測量方案的優(yōu)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(shè)計(jì)出更高效的抗噪聲方案。