两类量子资源实现循环转化

(记者杨)中国科技大学郭广灿院士团队在量子资源研究方面取得了重要进展。来自新加坡南洋理工大学、北京大学和清华大学的李传峰团队、向团队和他们的合作伙伴提出了一种量子相干和量子关联之间的循环变换方法，该方案已经在光子系统中得到实验验证。研究结果最近发表在《物理评论快报》上。

不同物理资源之间的转换一直是物理研究的重要内容。在量子信息领域，量子资源(量子相关、量子相干等。)不仅在量子力学基本问题的研究中发挥着极其重要的作用，而且在各种量子任务中也发挥着不可或缺的作用。量子相干性是量子系统区别于经典系统的根源。近年来，关于如何量化和控制作为量子资源的量子相干的理论研究取得了重要进展。量子关联是比量子纠缠更基本的概念，量子纠缠是量子关联的一部分。作为两种重要的量子资源，量子相干和量子关联能否以及如何相互转化的问题近年来受到了广泛关注。最近的两个理论工作分别提出了在只允许非相干操作的条件下如何将量子相干转换为量子相关，以及在只允许局域量子非相干操作和经典通信的条件下如何将两体系统的量子相关最大化为一体相干。

向和米里古等人将这两种互不相关的过程结合起来，从理论上提出了一种在上述两种协议下实现量子相干和量子相关之间的无损循环变换的电路图。科学家设计了一个两体系统，B是一个不相关的附属粒子。在从量子相干到量子关联的转换中，通过两体系统的非相干量子运算，A上的量子相干被完全转换成A和B之间的量子关联。在从量子相关到量子相干的转换中，A的量子相干通过B的投影测量和A的非相干量子运算最大化。向郭勇等人设计了一个光学实验来实现循环转换过程。在实验中，初始粒子的86%的相干性被转换成量子相关。在第二步之后，也就是说，A和B之间的量子关联被再次转换成A粒子的相干性，A粒子的相干性是初始A粒子的相干性的80%。实验完全展示了量子相干和量子关联之间的循环变换。

相关论文资料:https://journals . APS . org/PRL/abstract/10.1103/phys revlet . 121.050401

中国科学新闻(2018-08-08，第一版集锦)