根据8月13日在中国科技大学网站上发表的一篇文章，中国科技大学院士郭光坎在量子信道容量研究方面取得了重要进展。研究小组李传峰和唐建顺与拉杰帕特尔在牛津大学的高级研究人员合作，首次设计并试验了一种特殊的"相位和擦除"量子通道，并验证了量子通道中量子相干信息的不可加性。这项研究的结果于2020年8月6日发表在国际知名期刊"快宝"上。

        信道容量是通信领域中最基本的问题，也是衡量通信信道在噪声环境下通信能力的一个关键参数。量子通道是指基于量子纠缠的信息通道，它既可以用来传输通常意义上的经典信息，也可以用来传输机密的经典信息和神秘的量子信息。因此，对于量子信道，信道容量的概念在传输不同类型的信息时有多种形式：1)经典容量，它代表信道传输经典信息的能力；2)私有容量，它描述了当第三方截获的信息少于它可以忽略的信息时，信道可以传输的最大经典比特数。3)量子容量，它代表信道传输量子信息的能力，由相干信息的最大值来定义。"量子信息诞生后，人们假设量子信道具有与经典信道相同的信道容量，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非相加的。

        郭广坎团队的博士生李可根坐在板凳上，致力于研究过去五年"私人能力不加性"的世界问题。这篇论文发表在"2009年物理学评论快报"(Phys.Rev.Lett.103,120501)上。学术界称赞这一成就为"使非加性三部曲完整"。"这种奇怪的"非加性"现象不会出现在香农的经典能力理论中。

        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。因为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，李传峰的团队构建了一个具有"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。在实验中，研究人员建立了一套具有n次复用能力的量子通道(n-foldquantumChannel).在实验中，利用两个单通道的相干信息，反映了相干信息的非相加性，这与使用双复用信道的相干信息是不一样的。

        同时，研究人员还发现，在使用双重和三重重复信道时，相干信息与在单个重复信道中测量的结果存在显著差异：当单重复信道中测量到的相干信息为零时，对偶和三重重复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。

        这一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，作者评论说："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。"本工作构建了一个非常有用的实验平台，即"相位和擦除"通道，为进一步的量子信息理论实验研究奠定了基础。