我国学者首次实验实现量子纠缠态自检验

新华社合肥12月21日电(记者徐海涛)为了实现量子通信和量子计算，我们必须首先实现量子纠缠。但是我们如何检查量子之间是否已经形成了“纠缠态”？最近，中国科技大学郭广灿院士的团队在测试量子纠缠态方面取得了新的进展。李传峰、陈赓、等团队成员在测量设备“不可信”的情况下，通过实验获得了未知量子纠缠态的保真度，首次实现了量子纠缠态的国际自测。国际权威学术期刊《物理评论快报》最近公布了这一结果。

据了解，学术界通常采用“量子态层析”的方法来测量量子纠缠态。这种方法类似于医院的CT扫描。通过“逐层扫描”来重构纠缠态的形式，以获得诸如纠缠态保真度等重要信息。然而，这种方法依赖于测量设备的准确性和可靠性，不能用于执行需要安全性的量子信息任务。例如，如果量子通信的检测设备被窃听者控制，就会对量子通信的保密性构成威胁。

为了解决这一问题，科学家们提出了多种纠缠测量方法，如“贝尔不等式违反”，这种方法可以在不依赖探测设备“可信度”的情况下进行量子纠缠自测。国际学术界对此做了大量的理论工作，但相关的实验仍是空白。

最近，李传锋、陈赓、等人巧妙地设计了一种新的方法来实现二比特和三比特量子纠缠态的自测实验。对于不同形式的量子纠缠态，他们在“不可信”的测量设备条件下获得了未知量子态的保真度信息，并与传统的量子态色谱结果进行了比较，证实了自测结果的可靠性。

据报道，这是世界上第一次具有“高可靠性和抗干扰”特性的纠缠态自测实验，为自测在各种量子信息处理中的应用以及量子通信和量子计算研究的推广奠定了重要基础。

DOI:https://DOI . org/10.1103/PhysRevlett . 121.240402