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    我校王洪福教授研究團隊最新研究成果在Nature合作期刊《npj Quantum Information》上發表
    發布日期:2022-09-04 點擊:

    (物理學科供稿)近日,我校理學院物理學科“吉林省量子計算與量子信息重點實驗室”王洪福教授研究團隊在量子信息研究中取得重要進展:在非厄米開放腔磁系統中,利用相干耦合和耗散耦合的協同效應實現光學模和磁子模之間的量子糾纏及可控單向導引,揭示了開放腔磁系統中的非對稱量子關聯行為。相關研究成果以“開放腔磁學系統中協同效應誘導的單向量子導引”(Cooperative-effect-induced one-way steering in open cavity magnonics)為題于2022年9月在量子信息權威期刊《npj Quantum Information》上在線發表,npj Quantum Information 8, 102 (2022) 。

    近年來,量子糾纏作為一種特殊的量子關聯,成為量子信息和量子計算中的重要資源;而量子導引作為量子糾纏的充分條件,是一種介于量子糾纏和貝爾非定域性之間的量子非局域性,其顯著特點是固有的非對稱性,即方向性。量子糾纏和量子導引對于檢驗量子力學基本原理、促進人們更加深刻地認識量子世界發揮了至關重要的作用,并在量子隱形傳態、單方設備無關量子密鑰分配、單向量子計算和子信道區分等量子信息處理任務的發展中具有廣闊的應用前景。

    然而,實現具有強糾纏且靈活可控的單向量子導引仍然是一個棘手的問題,特別是在實驗資源匱乏的情況下。在新興領域實現具有強糾纏且靈活可控的單向量子導引,是研究者們一直探索的問題。

    基于量子糾纏和量子導引的重要意義,王洪福教授研究團隊在均勻磁場中,采用由十字交叉的微波電路和1毫米直徑的釔鐵石榴石球所構成的非厄米開放腔磁系統,通過微波腔模與磁子模之間相干耦合和耗散耦合的協同效應,實現了雙模間的量子糾纏和完美的單向量子導引。研究發現,在相干耦合和耗散耦合共存的情況下,可以在系統本征值能譜中雙模頻率接近共振的兩個類異常點處獲得最大量子糾纏和完美的單向量子導引。此研究工作具有以下優點:(1)開放腔磁學系統具有非常靈活的可控性;(2)不需要以降低可導引性為代價給子系統增加非對稱損耗或噪聲,量子導引方向性僅由協同耗散的相對相位和磁子模的頻率失諧來控制;(3) 在弱相干耦合機制和強相干耦合機制下均可以實現量子糾纏和單向導引,且對環境溫度具有魯棒性。研究成果有助于理解開放腔磁系統中的非對稱量子關聯行為,為基于磁子學混合系統的其他量子效應提供了豐富的靈感,并在基于腔磁系統中量子糾纏連續變量量子信息處理任務方面具有廣闊的應用前景。

    上述研究由我校和東北師范大學合作完成,論文第一作者管思宇博士生,是我校青年圖們江學者預約培養人才;王洪福教授和衣學喜教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金面上項目、以及延邊大學高端人才和延邊大學科研創新團隊項目經費的支持。

    《npj Quantum Information》是自然出版集團與全球知名研究機構以開放獲取形式出版的一系列在線出版物“自然合作期刊”(Nature Partner Journals, NPJ)之一。該期刊2022年的影響因子為10.758,中科院1區top期刊。

    論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41534-022-00619-y

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