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《物理评论快报》发表我室量子信息最新研究成果量子开关可以被局域识别

发布时间:2007-11-07

       日前,中国科技大学中科院量子信息重点实验室郭光灿院士领导的研究小组使用数 学方法和量子力学理论,证明“量子开关”可以被局域识别,从而为研究量子计算 和量子通信提供了一种实用和“资源节约”型的判别量子操作的方法,该项研究成果发表在10月26日的《物理评论快报》上,审稿人评价其:“对我们理解量子 操作具有重要的贡献。”

       量子力学中有许多有趣的现象,例如一般的量子态不可以准确地识别和克隆,这一性质直接保证了量子密码的安全性。在量子通信和量子计算中,除了用量子 状态表 示数据以外,还要有各种各样的针对数据的处理过程。在传统的计算机处理和数据通信中,数据由“0,1”构成的序列表示,数据处理可以由各种各样的开关操作 (又称门操作)进行处理。在量子计算和量子通信中,数据由量子态表示,数据处理由各式各样的“量子开关”--量子门来处理。对于量子门,是否也像量子态一 样有着古怪的不可准确识别的性质?

       此前,物理学家证明了量子门操作可以被准确地识别,使得量子计算和量子通信的可重复性有了理论保障。但该方法需要量子纠缠作为基本资源,而量子纠缠 在量子 信息处理过程中恰如工业生产中的能源,是一种宝贵的资源,而且在现阶段实验上获取、保存与传输纠缠都有很大的难度。所以在实际应用中实现这项任务有很大困 难。

       近年来,郭光灿院士领导的研究小组从量子力学出发,利用数学上关于幺正变换的基本性质,证明了量子门的识别过程中完全可以不需要耗费纠缠资源,仅使 用局部 操作和传统的通信手段就可以完成这一任务。这一结果可以应用于量子信息的理论和实验研究中,对于量子信息处理过程中的量子门操作的识别和量子通信信道的识 别提供了很好的工具。