中國科大郭光燦院士團(tuán)隊(duì)首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備無關(guān)的真多體糾纏檢驗(yàn)。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、黃運(yùn)鋒、陳耕等人與瑞士學(xué)者合作，構(gòu)造了一種新的真多體糾纏態(tài)檢驗(yàn)方法，可以在不對(duì)測量設(shè)備做任何假設(shè)的前提下檢驗(yàn)多體系統(tǒng)的真糾纏性質(zhì)。這是國際上首個(gè)可以檢驗(yàn)任意多體系統(tǒng)真糾纏性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)工作，該成果10月31日發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。 U[S;5xeF.j  
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如果把多體系統(tǒng)任意分成兩部分，這兩部分之間都存在糾纏，則多體系統(tǒng)的這種性質(zhì)就是真多體糾纏。真多體糾纏是量子糾纏的最強(qiáng)存在形式，是實(shí)現(xiàn)量子信息過程的重要資源。檢驗(yàn)多體系統(tǒng)的真糾纏性質(zhì)，通常需要預(yù)先知道系統(tǒng)的維度，并保證測量設(shè)備可精確實(shí)現(xiàn)各種測量。然而，真實(shí)物理系統(tǒng)有可能存在難以獲知的自由度，并且實(shí)際測量設(shè)備的誤差也會(huì)造成誤判。要解決這些困難，原則上可以采用設(shè)備無關(guān)的測量，在不對(duì)系統(tǒng)做任何假設(shè)的前提下，只分析測量結(jié)果對(duì)Bell不等式的違背，就可以對(duì)系統(tǒng)的糾纏性質(zhì)做出檢驗(yàn)。但受限于構(gòu)造多體Bell不等式的困難，對(duì)任意真多體糾纏系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備無關(guān)的檢驗(yàn)，仍然是一個(gè)亟待解決的難題。 2597#O  
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研究組通過解析多體系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分別劃定最小的連通集合和完全的連通集合，進(jìn)而把兩體Bell不等式應(yīng)用于多體糾纏系統(tǒng)的檢驗(yàn)。這種方法僅使用常規(guī)的CHSH型兩體Bell不等式即可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意規(guī)模和任意形式的真多體糾纏的檢驗(yàn)，并可度量多體糾纏中真多體糾纏的權(quán)重。研究組利用四光子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明完全的連通集合對(duì)于噪聲有很好的抵抗能力，而最小的連通集合在具有對(duì)噪聲的魯棒性同時(shí)還可以達(dá)到更高的效率，即測量裝置的數(shù)目不會(huì)隨系統(tǒng)規(guī)模指數(shù)增長。實(shí)驗(yàn)對(duì)多種重要形式的多體糾纏態(tài)進(jìn)行了檢驗(yàn)，兩種連通集合的測量結(jié)果都可以證明真多體糾纏的存在，并估計(jì)其中真多體糾纏的權(quán)重。 {\t:{.F A  
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更重要的是，研究組在實(shí)驗(yàn)上對(duì)一種極弱的糾纏態(tài)進(jìn)行了檢驗(yàn)，這種糾纏態(tài)被證明無法違背標(biāo)準(zhǔn)的多體Bell不等式，所以在此之前難以通過設(shè)備無關(guān)的方法判定其真糾纏特性。而在研究組采用新的結(jié)構(gòu)解析方法的實(shí)驗(yàn)中，這種弱糾纏態(tài)超越了局域判據(jù)，被證實(shí)存在真多體糾纏。 O)5-6lm  
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文章共同第一作者為中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員張超和博士后張文豪。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中科院和安徽省的資助。 ?=IbiT  
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