量子纠缠被纠缠证人揭露

诸平

Researchers have developed a method to quantify quantum entanglement using normalized entanglement witnesses in various experimental scenarios. This advancement allows for the estimation of lower bounds on entanglement measures and can differentiate between entangled and separable states more effectively. Credit: SciTechDaily.com

据《科技日报》（SciTechDaily）网站2024年5月10日刊登来自中国科技大学（University Of Science And Technology Of China简称USTC, Hefei, China）提供的消息，量子纠缠被纠缠证人揭露（Quantum Entanglement Unmasked by Entanglement Witnesses）。研究人员开发了一种在各种实验场景中使用归一化纠缠证人来量化量子纠缠的方法。这一进步允许估计纠缠测度的下界，并且可以更有效地区分纠缠态和可分离态。

一种利用归一化纠缠证人（normalized entanglement witnesses）量化量子纠缠的新方法，增强了测量不同场景下纠缠的能力。

中国科学院中国科学技术大学的郁司夏教授（Prof. Sixia Yu）、孙亮亮（Liangliang Sun音译）副研究员、卓翔（Xiang Zhuo音译）研究员与安徽大学(Anhui University简称AHU, Hefei, China)的许振朋教授（Prof. XU Zhenpeng）、瑞典隆德大学（Lund University, Box 118, Lund, Sweden）的阿明·塔维克利（Armin Tavakoli）合作，提出了一种基于3种常见实验场景下的标准纠缠见证程序来量化纠缠的方法。他们的研究成果最近在《物理评论快报》（Physical Review Letters）网站发表——Liang-Liang Sun, Xiang Zhou, Armin Tavakoli, Zhen-Peng Xu, Sixia Yu. Bounding the Amount of Entanglement from Witness Operators. Physical Review Letters, 2024, 132(11): 110204. DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.110204. Published 12 March 2024. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.110204

加强纠缠证人程序(Enhancing Entanglement Witness Procedures)

量子纠缠研究的两个基本任务是纠缠的检测和量化。纠缠证人(Entanglement witness简称EWs)是一种对纠缠态为负、对可分离态为正的可观测量，因其简单、检测能力强而被广泛用于各种实验场景下的纠缠检测。到目前为止，EWs仅用于检测纠缠的存在，对于估计状态中存在的纠缠量保持沉默。

量子纠缠量化的突破（Breakthrough in Entanglement Quantification）

该团队填补了这一研究空白，他们发现EW可以被归一化为一种迹距（trace distance），这种迹距表征了在相同测量下由给定纠缠态和可分离态产生的实验数据之间的可区分性。可分辨性是纠缠计量器的核心，可用于约束各种常见的纠缠测度。

在可信设备场景中，归一化EW表征了给定状态和可分离状态之间的最佳可分辨性。在器件无关(device-independent简称DI)场景中，归一化EW量化了由给定状态产生的量子相关和由可分离状态产生的局部相关之间的最佳可分辨性。在与测量设备无关 (measurement-device-independent简称MDI) 的场景中，也实现了类似的EW归一化。

对量子研究的广泛影响(Broad Implications for Quantum Research)

该纠缠计量器使研究人员能够根据EWs的平均值估计各种纠缠度量的下界，而不管实验场景如何。EWs不再对纠缠的量化保持沉默。此外，对于多部系统，可以利用归一化的EWs来估计纠缠深度，即纠缠粒子的最小数量。当粒子数接近无穷大时，该方法提供了一个严格的下界，该下界渐近地趋向于纠缠的精确值。

审稿人高度赞扬了这项工作，认为它“全面解决了一个重要问题，使纠缠实验能够涵盖更广泛的缠结措施。”

上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。

Abstract

We present an approach to estimate the operational distinguishability between an entangled state and any separable state directly from measuring an entanglement witness. We show that this estimation also implies bounds on a variety of other well-known entanglement quantifiers. This approach for entanglement estimation is then extended to both the measurement-device-independent scenario and the fully device-independent scenario, where we obtain nontrivial but suboptimal bounds. The procedure requires no numerical optimization and is easy to compute. It offers ways for experimenters to not only detect, but also quantify, entanglement from the standard entanglement witness procedure.