【前沿交叉】量子信息联姻人工智能--产生高维量子纠缠态

1：背景简述位于奥地利的维也纳量子科学中心【ViennaCenterforQuant...



 1：背景简述  

位于奥地利的维也纳量子科学中心【Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ)】Anton Zeilinger组是目前国际上顶尖的量子研究基地。

Anton Zeilinger在量子信息学界的地位可以和JS bell，John Clauser，Alain Aspect Bennett，Shor, 等人站在一起，bell提出了基于隐变量的bell不等式，从而将量子物理由理论引导至实验；Clauser和Aspect第一次用实验的手段验证了Bell不等式；Benett等人提出了BB84保密协议开启了量子保密通信的先河；Shor的大数分解量子算法奠定了量子计算、量子计算机的理论基础；Zeilinger开启了量子隐形传态和量子通信的领域，这些人基本上获得了诺贝奖或者沃尔夫奖，欧洲物理世界（http://physicsworld.com/）曾在2016年初预测Zeilinger在量子领域的贡献颇大，可能最近几年将会获得诺奖。



今天的介绍的量子算法也是这个小组做的工作，被业界成为Melin--算法。

2：算法简介  

算法的主要目的是发展一种可以发现可实验性的量子态操作，以及一些有趣的特性，尤其是可以产生高维量子纠缠态，整个思想如下：



算法工作原理：

1：建立基本光学原件库，用来产生特定的光学态；

2：量子态被计算，分析其特性，和目标函数进行匹配，

3：如果不满足，随机的换元器件，满足了换，采用某种方式进行化简，从经验中学习【as深度学习】，进行加快速度的计算。

  3：三维纠缠  

下面介绍一下三维纠缠态的产生方式：



Produce

1：两个独立的SPDC）(2个cystal）过程会组合产生九中不同的量子态：

2：宇称分束器将光子态进行反转，比如轨道角动量态：|1>--|-1>

3：此时如果A探测到为|0>+|-1>态，则根据这种高维纠缠，另一路将塌缩到SRV(332)的非GHZ态，所以需要点态的变换：

4：最后实现了ZHG态，即三粒子三维度下的最大纠缠态。

以上的方案是程序计算的结果，可以发现Melin算法可以很快的找到科研人员想要的量子纠缠态。此程序可以进行推广计算，算法推广到了多维的情况：【最多到3维粒子的12维度】

 4：未来展望  

1：量子态的程序化；可编程式的光学量子态产生阵列组合可以应用于未来的光学硬件集成化，产生特定量子态仅仅需要输入特定的编程图。

2：将产生高维纠缠的装置可以通过算法（学习）进行化简

3：实验中考虑的晶体体系，可以考虑到原子体系或者光晶格。实现可编程式特定纠缠源+或者可以应用于量子计算，扩展。

文章来源：PRL

文章单位：科大量子信息重点实验室

文章编辑：Dr_Liu

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