我校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子測量的基礎(chǔ)研究中取得重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)展,。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒,、項(xiàng)國勇、侯志博研究組與復(fù)旦大學(xué)朱黃俊教授合作,，首次實(shí)驗(yàn)演示一組不等價(jià)的相互無偏量子測量具有不同信息提取能力,。該研究成果于2024年2月21日在線發(fā)表在國際權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上,。
基于相互無偏基的量子測量，又稱為相互無偏測量或互補(bǔ)測量,，在基礎(chǔ)研究和量子信息處理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,。如果兩組相互無偏基不能通過酉變換相互轉(zhuǎn)換，則稱他們不等價(jià),。這種不等價(jià)性長期作為一個(gè)有趣的理論問題被研究人員關(guān)注,，然而這種不等價(jià)性是否具有實(shí)際意義缺知之甚少。
項(xiàng)國勇研究組采用近年來著力發(fā)展的高精度多拷貝光量子精密測量平臺(tái)[Nat. Commun. 9,1(2018); PRL 124,060502(2020); PRL 125,020501(2020); PRL 126,070503(2021); PRL 128,020502(2022)],，在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了四維空間中不等價(jià)的相互無偏基測量基在三拷貝量子態(tài)實(shí)際測量問題中具有不同信息提取能力,。實(shí)驗(yàn)中采用相互無偏基測量基進(jìn)行量子態(tài)信息提取，用保真度來衡量信息提取能力,，因此保真度和互相無偏測量基的其內(nèi)稟性質(zhì)相關(guān),。隨著相互無偏基選取的不同，實(shí)驗(yàn)得到的最大保真度與最小保真度相差約4%,，與理論預(yù)測的平均偏差僅為0.16%,，這清楚地展示出不等價(jià)的相互無偏基具備不同信息提取能力,。這項(xiàng)研究標(biāo)志著不等價(jià)相互無偏基的研究從理論跨入實(shí)際，在量子態(tài)估計(jì),、糾纏檢測和量子通信等諸多量子信息處理任務(wù)具有潛在應(yīng)用價(jià)值,。
圖1.區(qū)分不等價(jià)相互無偏基的基本思想。
圖2.不等價(jià)相互無偏測量得到的三拷貝量子態(tài)估計(jì)保真度
中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生鄢雯哲和復(fù)旦大學(xué)博士生李蘊(yùn)婷為論文共同第一作者,，通訊作者為我校項(xiàng)國勇教授,，侯志博教授和復(fù)旦大學(xué)朱黃俊教授。該項(xiàng)研究得到了科技部,、國家自然科學(xué)基金委,、中科院和教育部的支持。
論文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.080202
（中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、中科院量子信息和量子科技創(chuàng)新研究院,、物理學(xué)院、科研部）
