科学家首次实现Bell基测量自检验

(记者杨)中国科技大学郭广灿团队在量子纠缠网络研究方面取得了重要进展。李传峰、陈赓等人将纠缠态的非局域性与贝尔测量定量联系起来，首次实现了贝尔测量在纠缠交换中的自测。研究结果最近发表在《物理评论快报》上。

量子纠缠是量子通信和量子计算的重要资源。在构建量子纠缠网络的过程中，不仅需要制备高质量的纠缠态，而且需要在节点间进行高质量的纠缠交换来纠缠每个节点。

纠缠交换需要基于贝尔的测量。例如，在开始时，爱丽丝节点上的两个粒子A1和A2是纠缠的，鲍勃节点上的两个粒子B1和B2也是纠缠的，但是爱丽丝和鲍勃没有被纠缠。Alice和Bob可以分别将两个粒子A2和B2(通常是光子)发送到指定的位置进行基于Bell的测量，代价是测量和消耗两个粒子A2和B2，使得原本没有在不同节点纠缠的两个粒子A1和B1可以被纠缠。在学术界，与器件无关的纠缠态和基于贝尔测量的质量检测被称为纠缠自检。通过自检，即使器件不可信，构建的量子纠缠网络的安全性也能得到保证。

此前，科学家已经实现了纠缠态和高维纠缠态的自测。然而，对于基于Bell的测量，学术界还没有找到合适的方法来测量其质量，因此无法定量表征其准确性，更不用说实现自测了。

最近，李传峰、陈赓等人通过将基于贝尔的测量与纠缠态的非局域性定量联系起来，实验上实现了光学系统中基于贝尔的测量的器件无关测量。实验不仅包括纠缠交换产生的两体纠缠的自测，还包括纠缠交换前两对纠缠态独立性的自测。这使得实验结果稳定，最终贝尔测量的保真度估计达到0.87。

李传锋介绍说，这是世界上第一次基于贝尔的测量的理论验证实验，解决了实现量子纠缠网络自验证和保证量子网络安全的关键问题。

相关论文信息:DOI:10.1103/Physrivlet . 122.090402

中国科学新闻(2019-03-18，第一版集锦)