中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子資源研究中取得重要進(jìn)展，該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、項(xiàng)國勇研究組與新加坡南洋理工大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)的合作者提出量子相干性與量子關(guān)聯(lián)之間的循環(huán)轉(zhuǎn)化方法，并在光子系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案。該研究成果日前在線發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

不同物理資源之間轉(zhuǎn)換一直是物理學(xué)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在量子信息領(lǐng)域，量子資源（量子關(guān)聯(lián)、量子相干性等）不僅對(duì)量子力學(xué)基本問題研究有著極其重要的作用，而且在各種量子任務(wù)中也扮演著不可或缺的角色。量子相干性是量子系統(tǒng)區(qū)別于經(jīng)典系統(tǒng)的根源。近年來，如何量化和操控量子相干性作為量子資源理論研究取得了重要進(jìn)展。量子關(guān)聯(lián)則是比量子糾纏更基本的概念，量子糾纏是量子關(guān)聯(lián)的一部分。作為兩種重要的量子資源，量子相干性和量子關(guān)聯(lián)之間能不能相互轉(zhuǎn)化以及如何轉(zhuǎn)化等問題近年來受到廣泛關(guān)注。最近的兩篇理論工作分別提出了如何在只允許非相干操作的情況下將量子相干性轉(zhuǎn)化成量子關(guān)聯(lián)，以及在只允許局域量子—非相干操作及經(jīng)典通訊的情況下，將兩體系統(tǒng)的量子關(guān)聯(lián)最大化轉(zhuǎn)化到其中一體的相干性。

項(xiàng)國勇和Mile Gu等人將兩個(gè)不相關(guān)的過程結(jié)合起來，理論上提出了在上述兩個(gè)協(xié)議下實(shí)現(xiàn)量子相干性和量子關(guān)聯(lián)之間無損失循環(huán)轉(zhuǎn)化的線路圖?？茖W(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)兩體系統(tǒng)A和B，B是一個(gè)非相干的附屬粒子。在量子相干性到量子關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)化中，通過一個(gè)兩體系統(tǒng)的非相干量子操作使A上的量子相干性完全轉(zhuǎn)化到A與B之間的量子關(guān)聯(lián)上。在量子關(guān)聯(lián)到量子相干性的轉(zhuǎn)化中，通過對(duì)B的投影測(cè)量加上對(duì)A的非相干量子操作，使A的量子相干性最大化。項(xiàng)國勇等人設(shè)計(jì)了光學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了一次循環(huán)轉(zhuǎn)化的過程。實(shí)驗(yàn)中初始A粒子的相干性有86%被轉(zhuǎn)化成量子關(guān)聯(lián)，完成第二步，即A與B之間的量子關(guān)聯(lián)再次轉(zhuǎn)化成A粒子的相干性后，A粒子的相干性為初始時(shí)相干性的80%。該實(shí)驗(yàn)完整展示了量子相干性和量子關(guān)聯(lián)兩種量子資源之間的循環(huán)轉(zhuǎn)化。

來源：中國科學(xué)報(bào)