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第一次通过实验:验证了量子信道容量的不可加性

2020-08-13 10:48   来源: 互联网

记者从中国科技大学了解到,郭光坎大学院士李传峰、唐建顺等人与合作伙伴合作,首次设计和试验了一种特殊的"分相擦除"量子通道,验证了量子通道中量子相干信息的不可加性,研究结果日前发表在国际著名的物理学评论"快报"上。

信道容量是衡量信道在噪声环境下通信能力的一个关键参数,对于量子信道来说,信道容量的概念在传输不同类型信息的条件下,有许多形式,即经典容量、私有容量和量子容量,量子容量代表信道传输量子信息的能力,其定义为相干信息的最大值,经过十多年的理论研究发现,量子信道的经典容量和量子容量是不加性的。


所谓的非可加性,就像一个人的左耳和右耳听不到声音,但当两耳可以同时使用时,听得很清楚。虽然理论上对量子信道容量的不可加性进行了充分的研究,但在实验中很难观察到"非加性"现象。在一般的量子信道中,非可加性的作用很弱,很难被实验观察到。


为了真正观察这一现象,研究者们构建了一个具有"相位"和"擦除"特性的量子通道,即"相位和擦除"量子通道。首次观察到量子容量中相干信息的非相加性。研究人员建立了一套具有n次复用能力的量子通道.结果表明,在使用双复用信道和三重复用信道时,相干信息与单复用信道测量结果有明显的差异:当单复用信道中的相干信息为零时,双复用信道和三重复用信道中的相干信息仍然存在。这证明了量子相干信息的不可加性。


这些结果对于证明量子相干信息的非相加性和量子信道容量的测量具有重要意义,作者认为:"这一实验研究将对信息科学和量子技术领域有很大的帮助。"在本工作中,构建了"分阶段和擦除"的通道,为进一步的量子信息理论实验研究奠定了基础。




责任编辑:萤莹香草钟
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