「300356」中国科大第一次通过实验验证量子信道容量的不可加性
依据8月13日在中国科技大学网站上宣布的一篇文章,中国科技大学院士郭光坎在量子信道容量研讨方面取得了重要发展。研讨小组李传峰和唐建顺与拉杰帕特尔在牛津大学的高档研讨人员协作,初次规划并试验了一种特别的"相位和擦除"量子通道,并验证了量子通道中量子相干信息的不可加性。这项研讨的成果于2020年8月6日宣布在国际闻名期刊"快宝"上。
信道容量是通讯范畴中最根本的问题,也是衡量通讯信道在噪声环境下通讯才能的一个要害参数。量子通道是指根据量子羁绊的信息通道,它既能够用来传输一般意义上的经典信息,也能够用来传输秘要的经典信息和奥秘的量子信息。因而,关于量子信道,信道容量的概念在传输不同类型的信息时有多种形式:1)经典容量,它代表信道传输经典信息的才能;2)私有容量,它描绘了当第三方截获的信息少于它能够疏忽的信息时,信道能够传输的最大经典比特数。3)量子容量,它代表信道传输量子信息的才能,由相干信息的最大值来界说。"量子信息诞生后,人们假定量子信道具有与经典信道相同的信道容量,通过十多年的理论研讨,发现量子信道的经典容量和量子容量对错相加的。
郭广坎团队的博士生李可根坐在板凳上,致力于研讨曩昔五年"私家才能不加性"的国际问题。这篇论文宣布在"2009年物理学谈论快报"(Phys.Rev.Lett.103,120501)上。学术界称誉这一成就为"使非加性三部曲完好"。"这种古怪的"非加性"现象不会出现在香农的经典才能理论中。
所谓的非可加性,就像一个人的左耳和右耳听不到声响,但当两耳能够一起运用时,听得很清楚。尽管理论上对量子信道容量的不可加性进行了充沛的研讨,但在试验中很难调查到"非加性"现象。由于在一般的量子信道中,非可加性的效果很弱,很难被试验调查到。
为了真实调查这一现象,李传峰的团队构建了一个具有"相位"和"擦除"特性的量子通道,即"相位和擦除"量子通道。初次调查到量子容量中相干信息的非相加性。在试验中,研讨人员建立了一套具有n次复用才能的量子通道(n-foldquantumChannel).在试验中,运用两个单通道的相干信息,反映了相干信息的非相加性,这与运用双复用信道的相干信息是不一样的。
一起,研讨人员还发现,在运用两层和三重重复信道时,相干信息与在单个重复信道中丈量的成果存在明显差异:当单重复信道中丈量到的相干信息为零时,对偶和三重重复信道中的相干信息依然存在。这证明了量子相干信息的不可加性。
这一成果关于证明量子相干信息的非相加性和量子信道容量的丈量具有重要意义,作者谈论说:"这一试验研讨将对信息科学和量子技术范畴有很大的协助。"本作业构建了一个十分有用的试验渠道,即"相位和擦除"通道,为进一步的量子信息理论试验研讨奠定了根底。
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