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我国首次实现纠缠系统波函数的直接测量
发布时间:2019-11-03 10:14:42  来源: 网络

记者从中国科技大学了解到,该大学郭广灿院士团队李传峰、许萧也等人与其合作者首次提出并实验性地实现了多体非局域波函数的直接测量。研究结果发表在10月9日的国际权威杂志《物理评论快报》上。

波函数是量子力学中最核心的概念之一。无论是单体量子系统还是多体量子系统,其状态都可以完全用波函数来表征。目前,测量波函数最常用的方法是量子态色谱法。然而,随着被测系统规模的增加,资源消耗呈指数级增长。然而,目前对多体系统,特别是纠缠量子系统波函数的直接测量还没有取得突破。困难在于无法提取多体系统的非局部可观测值的弱值。

李传峰的研究小组通过巧妙地构造哈密顿量,找到了另一种度量多体系统局部可观测值之和的模值的方法,然后利用它与非局部可观测值的弱值之间的数学关系,直接给出后者的值。该方法成功地解决了多体系统非局部可观测值提取的难题,可方便地应用于多体系统非局部波函数的测量。

该研究小组在实验中成功地证明了利用双光子超缠结直接测量双光子非局域波函数。他们将两个光子制备成偏振态和路径分别处于最大纠缠态的超纠缠态,然后实现偏振态和路径的相互作用,最后通过计算不同投影基下的路径指针直接测量双光子偏振态的波函数。

这是首次直接测量多体纠缠系统的波函数。美国物理学会网站上的“物理新闻与评论”(Physical News and Review)专栏评论称,这一成就为未来量子信息技术中大规模纠缠系统的检测提供了一种有效的方法。结果还表明波函数的直接测量技术来源于弱值而不是弱测量。更重要的是,直接测量纠缠多体量子系统的波函数证明了它是一种纯量子技术,而不是经典的干涉过程,从而为量子物理中的基本问题的研究带来了新的思路,对推动量子信息技术的发展起到了重要作用。(记者吴长锋)

直接测量双光子非局域波函数的实验装置图


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