中國科大利用干涉條紋實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對量子相干性的直接測度

　　中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在量子相干性的實(shí)驗(yàn)研究中取得新進(jìn)展，該實(shí)驗(yàn)室李傳鋒、唐建順等人利用干涉條紋實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了對量子相干性這一最基本量子資源的直接測度，為量子相干的深入研究和進(jìn)一步應(yīng)用于量子信息過程打下重要基礎(chǔ)。該研究成果1月12日發(fā)表在國際期刊《物理評論快報(bào)》上。

　　李傳鋒研究組基于魯棒性（robustness，抗干擾能力）和物理量直接觀測的思想，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了光子偏振的量子相干性的兩種定量測量方案。其中基于魯棒性的方案首先將一些雜質(zhì)與待測系統(tǒng)混合，并觀測混合系統(tǒng)的干涉條紋；接著增加雜質(zhì)的含量直至干涉條紋消失（也即相干性被損耗殆盡）；變換各種雜質(zhì)重復(fù)以上過程，干涉條紋消失所需雜質(zhì)的最小比值就表示了待測系統(tǒng)量子相干性的大小。這一結(jié)果的物理意義很淺顯，干涉條紋是量子相干性的直接表現(xiàn)，待測系統(tǒng)的量子相干性越強(qiáng)，魯棒性就越強(qiáng)，條紋就越難以消失，相應(yīng)地所需混合進(jìn)去的雜質(zhì)比例就越大。而基于物理量直接觀測的方案則更簡單，研究組找到了光子偏振的量子相干性的觀測量，直接對其量子相干性進(jìn)行觀測。研究組還進(jìn)一步通過量子態(tài)掃描測出系統(tǒng)整個的量子態(tài)，計(jì)算出其量子相干性，然后和兩種直接測定的量子相干性相比較，結(jié)果完全一致，證明了兩種實(shí)驗(yàn)方案的可靠性。

　　該研究成果提供了兩種直接測度量子相干性的方法，這兩種方法均滿足量子資源化理論的框架，并且相比于傳統(tǒng)的掃描整個量子態(tài)的方法更加簡單有效。該項(xiàng)工作為量子相干性的深入研究以及促進(jìn)其在量子信息技術(shù)中的進(jìn)一步應(yīng)用打下重要基礎(chǔ)。

　　測度量子相干性的實(shí)驗(yàn)光路圖