中国科大等实验验证新型量子不确定性等式关系

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年06月20日

  不确定性关系是量子物理的主要表征之一,在量子力学中具有主要的地位和普遍的使用,例如对不确定性关系的相关研究能够用来成长引力波干与仪所需要的低噪声科技,它在量子细密丈量、量子通信等量子消息处置中也起到环节的感化。该关系由海森堡于1927年最早提出,申明了在微观世界中切确确定一个粒子(例如原子核四周的电子)的某些物理量是无限制的,人们不成能同时切确地测定一个粒子的位置和动量。1983年,牛津大学传授大卫多伊奇(量子计较机开创者之一)给出了一种特殊景象下的熵形式的不确定性关系,之后Kraus 给出了一般环境下的猜想,Maassen 和 Uffink随后证了然一般环境下的熵形式的不确定性关系。因为其时量子纠缠还没有惹起人们的关心,这些20世纪80年代的研究都是关于单体量子态的成果。2010年,瑞士科学家Renner课题组操纵冯·诺依曼前提熵,给出了有纠缠辅助环境下,两体量子态的熵形式的不确定性关系,此一成果颁发在Nature Physics上,惹起了相当的关心,第二年有两个课题组独立尝试验证了该成果,颁发在统一期的Nature Physics 上。

  另一方面,尼尔斯·玻尔于1927年提出的互补道理是哥本哈根注释的基石,指出对于任何一对不相容的可察看量,因为不确定性关系,对此中一个可察看量的不确定性越小,则对另一个可察看量的不确定性就越大,反之亦然。1999年,维也纳大学传授Zeilinger和他的学生Brukner在Phys. Rev. Lett.颁发的论文里,操纵线性熵给出了在无偏丈量下,量子丈量获得的消息量的定量描绘,发此刻所有的无偏丈量下获得的消息量正好由量子态的线性熵决定,该工作激发了一系列的后续研究。但此工作仍然是关于单体量子态的成果,没有考虑量子纠缠的影响。

  比来上海交通大学数学科学学院传授麻志浩和南京大学传授吴盛俊、浙江工业大学副传授陈芝花、首都师范大学传授费少明合作,给出了纠缠辅助下的无偏丈量满足的不确定性关系,他们的理论成果表白,若是考虑到量子纠缠,那么在无偏丈量下的不确定度之和正好等于初始量子态的前提线性熵。该成果在量子通信如量子密钥分发中有新鲜的使用。随后,杜江峰和彭新华课题组设想了巧妙的尝试,在不需要用到完全的量子态层析下,实现了线性熵定义的不确定度的间接丈量,验证了包含纠缠的两系统统不确定性关系的等式,此中采用的尝试手段及数据处置方式对其它物理系统也具有很好的合用性和扩展性。尝试成果较好地合适理论预测,第一次给出了带有纠缠辅助的不确定性关系等式关系的尝试验证。

  不确定性关系是对量子物理系统丈量成果的一种底子限制,带量子纠缠(存储)的新量子不确定性关系,对进一步揭示量子物理的素质具有主要科学意义。别的,不确定性关系的等式比之于凡是的不确定性关系的不等式愈加切确,在量子通信、量子细密丈量等量子消息手艺的使用中有主要的劣势。

  中科院微观磁共振重点尝试室博士研究生王恒岩为该文第一作者,彭新华、杜江峰为配合通信作者。此项研究获得科技部、国度天然科学基金委、安徽省等的赞助。

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