物理学家测量三个量子纠缠光子的W态——ScienceAlert

京都大学和广岛大学的研究人员展示了对三个光子量子纠缠W态的一步测量。该方法发表于2025年9月的《Science Advances》期刊，ScienceAlert报道。

一步测量

该团队使用了自行研发的、基于离散傅里叶变换的光学装置，该装置作为干涉仪运行。研究人员向其中输入三个具有已知偏振的光子。该装置将它们引导至不同路径，随后再次将其汇合，以研究它们波函数的干涉。

这种方法使研究人员能够研究W态的循环对称性。在这一性质下，当系统中的各个光子被循环置换时，系统的描述不会改变。量子信息研究人员竹内繁树称，该实验是对三个光子W态测量的真实演示。

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准确性和应用

区分这些状态的平均准确度为0.871 ± 0.039。根据消息来源，研究人员在约87%的情况下正确识别了W态。这超过了66.7%的数学阈值，作者将该阈值与展示对三个粒子纠缠态的测量联系起来。

量子层析技术常用于确定量子纠缠系统的参数。它需要大量测量和许多相同的系统，因为测量会使系统退出纠缠态。此外，重构状态所需的测量次数会随着粒子数量增加而呈指数增长。

W态与格林伯格—霍恩—蔡林格态的不同之处在于，在失去一个纠缠粒子后，其余粒子仍可能保持有用的纠缠态。该团队将未达到100%准确度归因于光子制备和测量装置的不完善。研究人员计划进一步开发用于此类测量的芯片上光子量子电路。