中国科大实现量子演化与其反向演化的相干叠加

中国科年夜郭光灿院士团队正在量子信息根蒂根基研究中取患上重要进展。该团队李传锋、柳必恒研究组与喷鼻港年夜学GiulioChiribella传授互助,正在光学体系中机关了量子演变与其反向演变的相关叠加,并证明其正在量子信道辨认方面的上风,该结果4月16日颁发正在国际出名学术期刊《物理评论快报》上。正在一样平常糊口中,时间肯定地从已往流向将来的看法不得人心。然而,支配宏观世界物体静止的物理定律并无特意区别时间的标的目的性。更详细来讲,经典力学以及量子力学的基本静止方程均是可逆的,转变一个能源学历程的时间坐标系标的目的(可能需求一路转变其余某些参数的标的目的)依然组成一个有用的演变历程。这被称为时间反演对称性,或许更精确地叫做静止反演对称性。例如,波函数ψ(x,t)是某个薛定谔方程的解,则当时间反演的复共轭ψ∗(x,−t)也一样餍足该薛定谔方程。正在量子信息迷信中,时间(静止)反演因其正在多时间点量子态、闭应时间曲线摹拟、未知量子演变反转等范畴的使用而备受存眷。然而,时间反演正在试验上难以完成。研究组将其延长到量子设备输出输入反转,正在光学体系中机关了一类量子演变历程,当互换该演变的量子设备输出输入端口时,所患上演变餍足初始演

  中国科年夜郭光灿院士团队正在量子信息根蒂根基研究中取患上重要进展。该团队李传锋、柳必恒研究组与喷鼻港年夜学GiulioChiribella传授互助,正在光学体系中机关了量子演变与其反向演变的相关叠加,并证明其正在量子信道辨认方面的上风,该结果4月16日颁发正在国际出名学术期刊《物理评论快报》上。

  正在一样平常糊口中,时间肯定地从已往流向将来的看法不得人心。然而,支配宏观世界物体静止的物理定律并无特意区别时间的标的目的性。更详细来讲,经典力学以及量子力学的基本静止方程均是可逆的,转变一个能源学历程的时间坐标系标的目的(可能需求一路转变其余某些参数的标的目的)依然组成一个有用的演变历程。这被称为时间反演对称性,或许更精确地叫做静止反演对称性。例如,波函数ψ(x,t)是某个薛定谔方程的解,则当时间反演的复共轭ψ∗(x,−t)也一样餍足该薛定谔方程。正在量子信息迷信中,时间(静止)反演因其正在多时间点量子态、闭应时间曲线摹拟、未知量子演变反转等范畴的使用而备受存眷。

  然而,时间反演正在试验上难以完成。研究组将其延长到量子设备输出输入反转,正在光学体系中机关了一类量子演变历程,当互换该演变的量子设备输出输入端口时,所患上演变餍足初始演变的时间反演的特征,从而获得了量子演变的时间反演摹拟器。正在此根蒂根基上,他们进一步对演变时间标的目的举行量子化,完成了上述量子演变以及其反向演变的相关叠加,并哄骗量子目击技能完成了对该布局的描画。相比演变时间标的目的肯定的景象,对时间标的目的的量子化正在量子信道辨认中具备显著上风。试验中,研究组哄骗该安装以99.6%的胜利几率区别了两组量子信道,而正在不异资本耗损环境下,时间标的目的肯定的计谋胜利几率最年夜惟独89%。

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图1 试验道理图。

  (a)量子安装A端输出B端输入,演变标的目的从A到B;(b)演变标的目的从B到A;(c)两种演变标的目的相关叠加;(d)引入帮助比特举行试验完成。

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图2 完成量子演变与其反向演变相关叠加的试验安装图。

  文章配合第一作者为量子信息重点试验室郭钰博士以及喷鼻港年夜学刘子旋博士。本研究获得该研究事情获得了科技立异2030重年夜名目、国度基金委、中国迷信院、安徽省的撑持。

  文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.160201