中国科大实验实现量子相干性蒸馏

本文摘要：近日，中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室在量子相干性实验研究方面获得进展，实验室李传锋、项国勇研究组首次实验构建了基于辅助比特的量子相干性提纯。该研究成果在线公开发表在最近一期的美国光学协会（OSA）旗下杂志Optica上。量子相干性（quantumcoherence）作为一种对量子变换性的分析，是量子物理与量子信息的核心所在，在各种量子任务（如量子计算出来、量子通讯等）中具备最重要应用于。

近日，中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室在量子相干性实验研究方面获得进展，实验室李传锋、项国勇研究组首次实验构建了基于辅助比特的量子相干性提纯。该研究成果在线公开发表在最近一期的美国光学协会（OSA）旗下杂志Optica上。量子相干性（quantumcoherence）作为一种对量子变换性的分析，是量子物理与量子信息的核心所在，在各种量子任务（如量子计算出来、量子通讯等）中具备最重要应用于。近年来，随着对量子相干性度量的严苛定义的明确提出，量子相干性早已被看做一种量子资源，对它的提纯萃取与操纵沦为一个研究热点。

最近的理论工作［Phys．Rev．Lett．116，070402（2016）］研究了量子相干性在两体量子系统Alice与Bob中的转化成问题。此任务是在局域量子－非相干性操作者以及经典通讯的协议（LocalQuantum－IncoherentOperationandClassicalCommunication，LQICC）下，研究人员不能对Bob展开局域非相干性操作者，而对辅助系统Alice可以做到给定的局域操作者，Alice和Bob可以展开经典通讯，最后使Bob系统中量子相干性最大化。该理论工作得出了一个普适的拟合解法，即基于辅助量子系统Alice构建对Bob系统的量子相干性提纯。李传锋、项国勇等设计了上述理论的实验构建方案，研究了两量子比特系统分别为纯态和混态时量子相干性的拟合萃取问题。

实验对两类有所不同的纯态以及Werner态（一类类似的混合态）展开了研究，在LQICC协议下对辅助比特Alice展开了拟合的投影测量，根据测量结果对Bob展开适当的非相干性操作者，构建了单一拷贝情况下对Bob的相干性的最大化萃取。实验结果表明，对纯态系统，可以超过理论上对Bob系统量子相干性的拟合萃取；而对混态系统，可以构建对量子相干性的提纯并且核对量子纠结的提纯拒绝要较低。

该工作首次实验构建了基于辅助比特的量子相干性提纯，该成果在远程量子信息处置及量子掌控中有最重要应用于。论文的联合第一作者为中科院量子信息重点实验室博士生吴康达和博士后侯志博，该工作获得国家基金委、科技部、教育部和中科院的反对。

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