高斯态不同類型量子關聯的判定實現指向性量子隐形傳态
作為量子力學顯著區别于經典力學最奇特的特征，量子糾纏不僅具有重要的理論意義,
也是量子密碼、量子通信、量子計算和量子測量等技術的重要資源，對這方面的研究已經成為國際科技界激烈競争的焦點。随着研究的深入和理論及應用的需要，人們發現兩個體系之間的非經典關聯具有不同的表現形式，比如：對其中一個體系測量會瞬間影響遠處另一個體系量子狀态的具有非定域性的量子引導關聯(quantum
steering)，表現為量子态不可分性質的糾纏(entanglement)，以及雖然量子态可分不具有糾纏特性但依然由于量子測量會引起體系互信息改變的量子失協(discord)等，它們都具有超越經典信息處理的優勢，分别在不同的量子任務中起着核心的作用。如何刻畫與量化不同類型的非經典關聯是量子信息論的重要課題之一，深入研究這些複雜的量子關聯，合理使用其特有的形式和性質，将為量子系統在未來技術中的各種新奇應用開辟道路。
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1.針對雙模高斯态，利用統一實驗可測的參數E對不同形式的量子關聯進行了表征，根據參數的數值大小可以判定所表現的糾纏形式和糾纏度。
左圖：不同非經典關聯的關系：D≥
0為量子失協(quantum discord)，PPT表征不可分量子糾纏E< (m+n-1)/m(n)，e<1表征量子引導關聯，其中a|b、
B|A分别表示方向性A—>B、B—>A；右圖：對應左圖，以兩子體系的純度（1/m,
1/n）為變量進行表征 (He et al., Phys. Rev. Lett. 114, 060402, 2015)。
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beat365“介觀光學與飛秒光物理”創新研究群體何瓊毅研究員和龔旗煌教授的最新研究表明，針對實驗廣泛關注的雙模高斯态，可以給出不同類别量子關聯的統一實驗判定依據和度量标準，為後續實驗提供簡單有效的檢測依據。這一研究成果由beat365作為第一單位與斯威本大學合作完成，發表在2015年2月的《物理評論快報》上【He
et al., Classifying directional quantum steering, entanglement, and discord in
two-mode Gaussian system, Phys. Rev. Lett. 114, 060402
(2015)】。如圖1所示，以雙模高斯态兩個子體系的純度為變量，通過探測一個簡單的EPR參數，根據不同阈值，可以判定具有方向性的entanglement、EPR
steering、discord等不同類型非經典關聯的存在區域，并且可以根據參數的大小度量糾纏程度和量子引導能力。由于判據中包含的位置（振幅）和動量（位相）算符是實際高斯物理系統的自然可觀測量，可以在連續變量光學系統中觀測到，這為未來實驗通過調節經典信道參數實現具有方向性的量子隐形傳态等應用方案提供了可能性，如圖2所示。
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2.優化實驗參數g，實現方向性A—>B或B—>A的量子糾纏、量子引導關聯，以及量子失協，
進而實現從Alice到Bob或者從Bob到Alice的量子隐形傳态或者其他量子通訊任務。
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這是群體成員在量子關聯的判定和檢測研究工作中取得的又一個重要進展。近期的研究成果還包括：理論給出了真正多體量子引導關聯的實驗檢測判據【Physical
Review Letters, 111 250403
(2013)】，并基于此提出多方量子保密通信方案，與國際實驗小組合作利用連續變量光學系統完成了實驗檢驗【Nature Physics 11, 167-172
(2015)DOI:10.1038/nphys3202】。
該研究工作得到國家自然科學基金委、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室及量子物質2011科學協同創新中心的支持。
