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经典噪声环境存在量子关联恢复现象

来源:中国科技网-科技日报
2013年12月07日 09:14
经典噪声环境存在量子关联恢复现象
    最新发现与创新
    科技日报讯 (记者吴长锋 通讯员杨保国)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李传锋教授研究组,在量子关联动力学演化研究中取得重要进展。该研究组与英国和意大利的合作者利用一个两粒子体系的简单模 型,实验上观测到经典噪声环境中量子关联的恢复现象。研究成果近日在线发表在《自然·通讯》上。
    量子关联是量子信息处理过程中的有用资 源,是实现量子计算和量子通信的关键,然而量子关联很容易受到周围环境噪声干扰。量子关联在马尔科夫环境中会渐近衰减,甚至会很快完全消失。而在非马尔科 夫环境中,量子关联在演化过程中可能会得到恢复,从而延长关联的使用时间。所谓马尔科夫环境,就是当实验系统放入环境中时,系统的信息会单向地流入环境 中,没有回流现象。
    由于量子环境对实验系统有反作用,以前人们一般认为,量子关联的恢复现象是由于系统与量子环境之间信息的来回交换所 致。然而,最近的理论研究发现,在经典噪声环境即普通噪声环境中,也存在着量子关联的恢复现象。经典噪声环境不同于量子环境,不存在系统与环境之间的信息 交换过程,不能存储量子系统中的量子关联。因此,经典噪声环境下的量子关联恢复将为理解量子信息科学中的一些基本现象提供新的视角,比如经典噪声环境在量 子信息处理以及系统演化过程中可能存在环境噪声集体效应等。但该理论此前在实验上尚未得到验证。
    李传锋教授研究组利用晶体的非线性效应制 备出一类特殊的量子纠缠态,即两光子贝尔对角态。利用其中一个光子的路径自由度,并使用巴比涅补偿器精密调节不同路径上的相位,通过不区分光子路径的测量 方式,模拟随机经典噪声环境,从而实现了量子关联的恢复。该研究使得在经典噪声环境中对量子关联资源的调控成为可能,能够进一步简化量子关联恢复所需要的 条件,并为研究量子关联在经典噪声环境中的恢复提供了一种新思路。
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