中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)兩類不同量子資源間的相互循環(huán)轉(zhuǎn)化
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在量子資源研究中取得進(jìn)展，該研究團(tuán)隊(duì)李傳鋒、項(xiàng)國(guó)勇研究組與新加坡南洋理工大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)合作，提出量子相干性（quantum coherence）與量子關(guān)聯(lián)（quantum correlation）之間的循環(huán)轉(zhuǎn)化方法，并在光子系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案。8月2日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。 wI '8B{[
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不同物理資源之間轉(zhuǎn)換是物理學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。最著名的例子是由熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的蒸汽機(jī)的發(fā)明。在量子信息領(lǐng)域中，量子資源（量子關(guān)聯(lián)，量子相干性等）不僅對(duì)量子力學(xué)基本問題的研究有著極其重要的作用，而且在各種量子任務(wù)中也扮演著不可或缺的角色。量子相干性是量子系統(tǒng)區(qū)別于經(jīng)典系統(tǒng)的根源。近年來，如何量化和操控量子相干性作為量子資源理論的研究取得進(jìn)展。量子關(guān)聯(lián)則是比量子糾纏更基本的量，量子糾纏是量子關(guān)聯(lián)的一部分。作為兩種重要的量子資源，量子相干性和量子關(guān)聯(lián)之間能不能相互轉(zhuǎn)化，以及如何轉(zhuǎn)化等問題近兩年受到廣泛關(guān)注。最近的兩篇理論工作分別提出如何在只允許非相干操作（incoherent operation）的情況下將量子相干性轉(zhuǎn)化成量子關(guān)聯(lián)，以及在只允許局域量子-非相干操作及經(jīng)典通訊（Local quantum-incoherent operation and classical communications）的情況下將兩體系統(tǒng)的量子關(guān)聯(lián)最大化轉(zhuǎn)化到其中一體的相干性。 W\09h Z6
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研究人員將兩個(gè)不相關(guān)的過程結(jié)合起來，理論上提出了在上述兩個(gè)協(xié)議下實(shí)現(xiàn)量子相干性和量子關(guān)聯(lián)之間無損失循環(huán)轉(zhuǎn)化的線路圖�？紤]一個(gè)兩體系統(tǒng)A和B，B是一個(gè)非相干的附屬粒子。在量子相干性到量子關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)化中，通過一個(gè)兩體的非相干量子操作使A上的量子相干性完全轉(zhuǎn)化到A與B之間的量子關(guān)聯(lián)上。在量子關(guān)聯(lián)到量子相干性的轉(zhuǎn)化中，通過對(duì)B的投影測(cè)量加上對(duì)A的非相干量子操作，使A的量子相干性最大化�？蒲腥藛T設(shè)計(jì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了一次循環(huán)轉(zhuǎn)化的過程。實(shí)驗(yàn)中初始A粒子的相干性有86%被轉(zhuǎn)化成量子關(guān)聯(lián)，完成第二步，即A與B之間的量子關(guān)聯(lián)再次轉(zhuǎn)化成A粒子的相干性后，A粒子的相干性為初始時(shí)相干性的80%。該實(shí)驗(yàn)完整展示了量子相干性和量子關(guān)聯(lián)兩種量子資源之間的循環(huán)轉(zhuǎn)化。 s@C KZ`
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論文第一作者為實(shí)驗(yàn)室博士生吳康達(dá)，通訊作者為項(xiàng)國(guó)勇和新加坡南洋理工大學(xué)教授Mile Gu。研究工作得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院、教育部，以及新加坡國(guó)家研究基金的支持。 ZUGuV@&-T
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論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.050401
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