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近日，中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)、北京理工大學(xué)、南京郵電大學(xué)研究者合作，提出基于光子量子行走的確定性集體測量方法，實(shí)現(xiàn)了目前國際上最高效的量子態(tài)層析測量。相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然—通訊》。

探索量子測量能力和局限性對許多量子物理基本問題及量子計(jì)量、量子成像、引力波探測等應(yīng)用具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，雖然這些相同量子系統(tǒng)之間沒有糾纏，甚至沒有經(jīng)典關(guān)聯(lián)，但是對他們進(jìn)行集體測量卻比現(xiàn)有的對每份量子系統(tǒng)單獨(dú)測量能提取更多的信息，從而更高效、更精確地完成各種量子信息任務(wù)。

中國科大李傳鋒、項(xiàng)國勇等人提出一種基于量子行走確定性實(shí)現(xiàn)任意兩份拷貝的量子態(tài)集體測量的一般方法，并在實(shí)驗(yàn)上用光子量子行走高保真度地實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的集體測量，在國際上首次把這種確定性集體測量用于單比特量子態(tài)層析的實(shí)驗(yàn)研究，突破了局域測量的量子精度極限，獲得了當(dāng)前最高效的量子態(tài)層析效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，集體測量至少可以將層析效率提高50%，而且效率提高幅度隨著量子態(tài)的純度及量子系統(tǒng)拷貝數(shù)增加而增加。

該工作展示了一種由測量而導(dǎo)致的非經(jīng)典現(xiàn)象，提供了一種突破多參數(shù)量子精密測量（包括量子態(tài)層析）中局域測量的量子精度極限的方法，開創(chuàng)了利用集體測量實(shí)現(xiàn)量子信息處理及量子力學(xué)基本問題研究的新方向。