中国科大首次发现量子关联可以不被环境破坏

中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室科研人员首次发现量子关联可以不被环境破坏。相关论文发表在4月12日国际权威学术期刊《自然》子刊《自然—通讯》创刊号上。
　　在量子信息科学发展初期，人们认识到纠缠是量子信息技术优越性的关键。然而此后人们发现一个更普遍的概念“关联”，反映了量子态各部分之间的相互联系。关联可分为经典关联和量子关联，而纠缠只是量子关联中特殊的一类，没有纠缠的量子关联也能实现许多量子信息过程。但量子关联非常脆弱，很容易被环境破坏而消失。
　　中国科大中科院量子信息重点实验室李传锋博士研究组，在光学系统中制备出各种贝尔对角态，用它们作为初始态在消相干（quantum decoherence）环境中进行传输，在实验上研究关联的演化。他们在世界上首次发现了一类初态，其量子关联能在很大范围的消相干环境中不被破坏。同时，他们还验证了量子关联与经典关联在消相干演化过程中的突变现象，并证实某些特殊的初始态在演化过程中量子关联可以大于经典关联，推翻了以前文献中经典关联一定大于等于量子关联的猜想。
　　前不久，李传锋研究组还解决了对量子纠缠在噪声信道中演化进行有效刻划的世界难题。他们应用光学体系在实验上证实，只要给定输入态的纠缠度便可轻而易举地得到输出态的纠缠度，这对于量子网络通信具有重要意义。该小组还在光学体系中首次观测到量子纠缠的崩塌与复原现象，即纠缠逐渐减少后在相同环境下继续传输又会自动增加。值得一提的是，他们还首次观察到量子纠缠突然死亡一段时间后又重新复活的奇异现象，这一成果将在量子存储等方面获得重要应用。