原標(biāo)題：量子相干和量子糾纏具有操作等效性

　　上圖 （a）兩個(gè)輸入態(tài)（S和A）都是不相干的，無法通過非相干操作轉(zhuǎn)化為糾纏；（b）輸入態(tài)S有非零相干，這種相干可以通過非相干操作轉(zhuǎn)化為糾纏。新結(jié)果表明，在這種情況下，輸入相干和輸出糾纏在數(shù)量上是相等的。

　　科技日報(bào)北京6月26日電 （記者常麗君）量子相干和量子糾纏是量子物理中的兩個(gè)標(biāo)志特征。二者關(guān)系密切，但究竟有什么關(guān)系人們還不清楚。最近，英國、西班牙和印度三國研究人員組成的一研究小組，證明了這二者是“操作等效”的，即在實(shí)際意義上，它們是等效的，只是概念上有所區(qū)別。這一發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家能把幾十年的糾纏研究應(yīng)用到更基本的、不是太成熟的相干研究中，有望推動(dòng)更廣范圍的量子技術(shù)的進(jìn)步。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《物理評論快報(bào)》上。

　　量子相干和糾纏都源于量子疊加。量子疊加是同時(shí)包括多種狀態(tài)的單一量子態(tài)，相干和糾纏是其中的不同形式。相干表示所有物體具有波狀性質(zhì)，如果一個(gè)物體的波被分成兩半，這兩個(gè)波就會(huì)發(fā)生干涉，形成的單一態(tài)也是兩個(gè)狀態(tài)的疊加；糾纏則是兩個(gè)糾纏粒子共享疊加態(tài)，而不是一個(gè)粒子的兩個(gè)分裂波。相干是量子計(jì)算的核心，而糾纏也在量子技術(shù)中扮演重要角色，如量子通訊、量子加密、超密編碼等。

　　研究人員指出，根據(jù)這兩種狀態(tài)的理論推導(dǎo)性質(zhì)，相干和糾纏在數(shù)量上或操作上是等效的。通常在一個(gè)系統(tǒng)中，任何數(shù)量非零的相干都可以轉(zhuǎn)化為該系統(tǒng)和另一個(gè)初始非相干系統(tǒng)之間的等量糾纏，這種變換具有重要意義。從量子信息理論到量子生物學(xué)、納米熱動(dòng)力學(xué)等新興領(lǐng)域，相干和糾纏的操作等效性可能會(huì)帶來深遠(yuǎn)影響。

　　這意味著能通過檢測量子糾纏來檢測相干，現(xiàn)有的關(guān)于糾纏的知識都可以直接用在相干上。論文合著者、非盈利光子科學(xué)研究所—西班牙光子科學(xué)研究所的阿萊克斯·斯特萊斯佐夫說，他們從定性定量兩方面證明了糾纏和相干之間的關(guān)系。“這讓我們能證明，對相干的幾何測量是有效的數(shù)量，由此可以回答許多以往研究中遺留的問題。”

　　研究人員還指出，雖然相干和糾纏在操作上是等效的，但并不意味著二者是一回事，它們在概念上仍是不同的。今后他們打算研究相干和糾纏能否互相轉(zhuǎn)變成第三種狀態(tài)——量子失諧，這是兩個(gè)系統(tǒng)間的另一種量子關(guān)聯(lián)。

　　 總編輯圈點(diǎn)

　　量子科學(xué)正處于非常初步的階段，“相干”“糾纏”“疊加”都是有關(guān)新聞中最常見的字眼。但這些概念之間是什么關(guān)系尚未明晰透徹，但宇宙間還是在遵照一定的規(guī)律運(yùn)行，我認(rèn)為“一生二、二生三、三生萬物”就很能形容目前的量子科學(xué)。雖然距離真正的量子應(yīng)用還很遙遠(yuǎn)，但現(xiàn)在弄明白最基礎(chǔ)概念的內(nèi)涵和外延，正是為了不在未來重新質(zhì)疑“先有蛋還是先有雞”的前提。

(來源:科技日報(bào))