量子信道容量的不可加性首獲實驗驗證

中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、唐建順等與合作者合作，首次設計并實驗實現了一種特殊的“退相并擦除”量子信道，并在該量子信道中驗證了量子相干信息的不可加性。研究成果日前發表在《物理評論快報》上。

信道容量是衡量通信信道在噪聲環境中通信能力的一個關鍵參數。量子容量表示信道傳輸量子信息的能力。量子信道的經典容量和量子容量均具有不可加性。

所謂不可加性就好比一個人的左耳和右耳都聽不到聲音，但把兩只耳朵一起用時，卻能夠聽得十分清楚。量子信道容量的不可加性雖然在理論上已經有了充分的研究，但是要在實驗上觀測到“不可加”的現象卻十分困難。

為了能實際觀測到這一現象，研究人員在實驗上構建了一種同時具有“退相”和“擦除”性質的量子信道，即“退相并擦除”量子信道。研究人員搭建了一套具有n次復用能力的量子信道，研究發現，在使用雙重和三重復用的信道時，其相干信息與在使用單重復用信道下測得的結果存在著明顯的差值：在單重復用信道下測得相干信息量為零的情況下，雙重和三重復用信道下的相干信息依舊存在。這就證明了量子相干信息的不可加性。

該成果對證明量子相干信息的不可加性和量子信道容量的測量都具有重要意義。