《量子糾纏與關聯動力學過程的實驗研究》是依託中國科學技術大學，由許金時擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：量子糾纏與關聯動力學過程的實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：許金時
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
量子糾纏與關聯的動力學過程研究是目前量子信息領域的前沿課題之一。本項目主要對糾纏及其他各種關聯在不同消相干環境下的動力學過程進行實驗研究。通過對糾纏獨特演化方式（如糾纏的突然死亡現象）的深入研究，進一步理解和套用糾纏。在糾纏演化過程中，對量子體系進行么正和非么正操作，研究它們對糾纏動力學演化過程的影響，實現糾纏的可控性恢復。理論分析量子體系中其他各種關聯的度量，並對量子體系中經典關聯和量子關聯的動力學演化進行實驗研究，分析驗證它們之間的相互關係。製備量子關聯大於經典關聯的量子態。進一步研究經典關聯和量子關聯在特定消相干環境下保持不變的性質，分析解釋其內在機理。通過控制糾纏體系在消相干環境下的關聯參數，實現糾纏的非局域性恢復。尋找合適物理量來度量多體糾纏，探討研究多體糾纏的動力學演化情況，並分析其與兩體糾纏演化的異同之處，進一步理解多體糾纏動力學過程的特殊性。
結題摘要
本項目進展順利，設定的基本目標已經實現。在該項目的支持下，我們進行了一系列關於量子糾纏和量子關聯動力學演化過程的實驗研究，並取得了顯著成果。我們深入研究經典噪聲和量子噪聲的異同，首次在實驗上實現量子糾纏和量子關聯在無反作用經典噪聲環境中的恢復（Nature Communications 4, 2851 (2013)）。我們還深入分析馬爾科夫和非馬爾科夫演化的特點，研究了經典關聯和量子關聯在非馬爾科夫環境下的演化特性，發現實現經典關聯恢復對環境非馬爾科夫性的要求比實現量子關聯恢復更高（Physical Review A 82, 042328 (2010)）。由於我們在量子關聯動力學演化方面所做的工作，我們應邀撰寫了關於兩體系統量子關聯演化的綜述文章（International journal of Modern Physics B 27, 1345054 (2013)）。基於對各種噪聲特性的深入理解，我們進一步研究了消相干環境下的一些量子物理的基本問題。物理冷卻可以降低熱噪聲的影響，而在絕對零溫附近，傳統的物理方法已經很難將還處於激發態的粒子冷卻到基態上。量子冷卻可以進一步區分激發態和基態。我們提出一個麥克斯韋妖式的量子算法冷卻方法並在光學系統中實驗實現其原理性的演示（Nature Photonics 8，113（2014））。我們通過利用自旋迴聲的辦法來克服關聯噪聲，構造了一個保偏光纖式的量子存儲器並利用這個存儲器存儲兩個糾纏光子的其中一個，驗證了糾纏輔助下熵的不確定原理（Nature Physics 7, 752 (2011)）。通過將包含巨觀實在性和非入侵式測量假定的Leggett-Garg不等式推廣到單比特系統，我們實驗研究了消相干情況下Leggett-Garg不等式的違背情況。我們的工作表明Leggett-Garg不等式可以用於刻畫經典實在描述的界限（Scientific Report, 1, 101 (2011)）。我們還研究了部分量子測量對量子糾纏的影響，並通過恢復操作實現量子糾纏的非局域恢復（Physical Review A 83, 010101(R) (2011)）。我們還進一步利用弱測量研究寬譜光源在量子相位精密測量中的套用，大大簡化了高精度相位估計的實驗要求（Physical Review A 83, 044102 (2011)）。
