中國科大實驗驗證糾纏魯棒性與拓撲相的關(guān)系
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦團隊在量子行走方向取得新進展:該團隊李傳鋒、韓永建和許小冶等人首次提出并實驗驗證量子行走中糾纏魯棒性在不同拓撲相下存在顯著差異,并以此進一步實現(xiàn)了拓撲相及其相變的探測。相關(guān)研究成果于1月14日發(fā)表在Optica。 量子糾纏已被證明在量子度量、量子密鑰分發(fā)和量子計算等量子信息處理過程中起著關(guān)鍵性的作用。建立系統(tǒng)拓撲性質(zhì)與糾纏魯棒性之間的聯(lián)系是量子信息中的重要問題,為此既需要量化系統(tǒng)中的糾纏度量,還需要對系統(tǒng)的拓撲相進行完整分類。量子行走系統(tǒng)提供了研究二者關(guān)系的一個關(guān)鍵平臺。 李傳鋒研究組利用在量子行走中直接測量體拓撲不變量[Phys. Rev. Lett. 120, 260501 (2018)]和觀測光子自旋與位置之間的糾纏動力學(xué)[Optica 5, 1136 (2018)]中建立的實驗技術(shù)直接驗證了此系統(tǒng)的拓撲與糾纏魯棒性之間存在關(guān)聯(lián)。首先,從理論上預(yù)言:拓撲非平庸相中的糾纏不受某一參數(shù)影響,具有魯棒性;而在拓撲平庸相中,糾纏對這一參數(shù)的擾動非常敏感。通過改變實驗系統(tǒng)控制參數(shù),實驗驗證了不同拓撲相下的量子行走中量子糾纏的魯棒性差異,利用這種差異還可以判斷相變臨界點。本實驗結(jié)果為建立多體拓撲系統(tǒng)與量子糾纏魯棒性之間的普遍關(guān)系邁出了一步。這種聯(lián)系的建立將加深對多體量子系統(tǒng)的理解,進一步促進量子編碼和量子糾錯的發(fā)展。 拓撲相及相變臨界點探測實驗結(jié)果 審稿人高度評價該項工作:“在我看來,這項工作是新穎的,對量子信息處理的理論方面和未來的發(fā)展有著重大的影響! 該論文第一作者為中科院量子信息重點實驗室博士研究生王琴琴。上述研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委、中科院、安徽省以及博士后創(chuàng)新人才支持計劃的資助。 |