Подтверждена независимая от устройства подлинная многосторонняя запутанность
Профессор Ли Чуанфэн, профессор Хуан Юньфэн, профессор Чен Гэн и их коллеги из группы профессора Го Гуанцана в Университете науки и технологии Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS), сотрудничая со швейцарскими академиками, впервые сертифицировали аппаратно-независимую подлинную многочастную запутанность и изобрели новый метод сертификации подлинной многочастной запутанности без каких-либо предположений о внутреннем функционировании измерительного устройства. Их работа была опубликована в Physical Review Letters.
Экспериментальная установка для сертификации четырехфотонной запутанности. Предоставлено: Чжан Чао и др.
Подлинная многочастная запутанность считается самой мощной формой запутанности и важным ресурсом для обработки квантовой информации. Полное знание размеров системы и точные калибровки измерительных инструментов, которые необходимы для обнаружения подлинной многочастичной запутанности, обычно сложно получить в эксперименте.
В принципе, свойства запутанности системы можно проверить, используя независимые от устройств измерения и анализируя нарушение неравенства Белла в результатах измерений, не делая никаких предположений о системе. Однако сертификация независимой от устройства подлинной многочастной запутанности в произвольной конечной размерности остается сложной задачей из-за сложности определения оптимальных многочастных неравенств Белла.
Разложив внутреннюю структуру многочастной системы, исследователи выделили минимальное покрывающее множество и полное покрывающее множество соответственно. Затем они применили двудольное неравенство Белла для изучения многочастной системы запутанности. Этот метод может удостоверить подлинную многочастную запутанность произвольных размеров и форм, используя только неравенство Клаузера-Хорна-Шимони-Холта (CHSH). Он также может измерять вес подлинной многочастной запутанности в многочастной запутанности.
Исследователи экспериментировали с четырехфотонными запутанными состояниями, и результаты показали, что полное покрытие очень устойчиво к шуму, а минимальное покрытие может обеспечить более высокую эффективность, будучи устойчивым к шуму, то есть количество измерительных устройств не увеличивается экспоненциально с размером системы. Было исследовано несколько жизненных форм многочастичных запутанных состояний, и измерения обоих накрытий доказали существование подлинной многочастной запутанности. Также были рассчитаны веса истинной многочастичной запутанности в различных формах.
Что еще более важно, исследователи изучили слабо запутанное состояние, которое, как было доказано, не может нарушить стандартное многочастное неравенство Белла, что ранее затрудняло определение его истинных свойств запутанности с помощью независимых от устройств методов. Но в этой работе, в которой использовался новый метод декомпозиции структуры, такие слабо запутанные состояния нарушили локальную границу и были подтверждены как настоящая многочастичная запутанность.
