Het CAS-sleutellab voor kwantuminformatie, onder leiding van prof. Guo Guangcan, Li Chuanfeng, Xiang Guoyong en medewerkers, rapporten die de prestaties van kwantumoriëntatie verbeteren met verstrengelingsmetingen via fotonische kwantumwandelingen. Deze resultaten zijn online gepubliceerd door Fysieke beoordelingsbrieven op 13 februari.

Dankzij kwantumverstrengeling, kwantuminformatieverwerking is veel efficiënter dan zijn klassieke tegenhanger in taken als kwantumberekening, kwantumcommunicatie en kwantummetrologie. Kwantumverstrengeling kan zich manifesteren in kwantumtoestanden en kwantummetingen. In tegenstelling tot het uitgebreide onderzoek naar verstrengelde staten, er zijn weinig experimentele onderzoeken naar verstrengelingsmetingen omdat ze zo moeilijk te realiseren zijn.

In recente jaren, Prof. Guo-Yong Xiang et. al. een methode ontwikkeld om kwantumverstrengelingsmetingen te realiseren via fotonische kwantumwandelingen, en hun methode heeft niet alleen een hoge betrouwbaarheid, maar is ook deterministisch. Ze hebben deze technologie gebruikt om een ​​ongekende efficiëntie in kwantumtoestandtomografie te bereiken en om de terugwerking van kwantummetingen in de kwantumthermodynamica te verminderen. Onlangs, ze gebruikten hun technologie om kwantumoriëntatie te verbeteren.

Bij kwantumoriëntatie, Alice wil kwantumbronnen gebruiken om Bob een willekeurige ruimterichting van militair belang te communiceren. Een eenvoudig schema is dat Alice een draai in de richting polariseert en naar Bob stuurt. Al in 1999, Nicolas Gisin van de Universiteit van Genève ontdekte dat de antiparallelle spins efficiënter waren dan parallelle spins bij kwantumoriëntatie. Dat verschilt van de klassieke tegenhanger waarin de efficiëntie van de twee richtingscoderingsschema's hetzelfde is. Er is geen verstrengeling in kwantumtoestanden aan de kant van Alice, dus, het is de verstrikking in kwantummetingen op Bob's die de efficiëntie verhoogt.

Omdat optimale verstrengelingsmetingen op parallelle en antiparallelle spins moeilijk te realiseren zijn, er is geen overtuigende experimentele implementatie geweest ondanks 20 jaar onderzoek. Prof. Guo-Yong Xiang et. al. met succes dergelijke optimale verstrengelingsmetingen gerealiseerd via kwantumwandelingen. De experimentele resultaten tonen duidelijk aan dat verstrengelingsmetingen meer richtingsinformatie kunnen extraheren dan lokale metingen, en de betrouwbaarheid van antiparallelle spins is met 3,9% verbeterd ten opzichte van parallelle spins bij oriëntatielopen.

Hun werk demonstreerde een echt niet-klassiek fenomeen dat is afgeleid van verstrengeling in kwantummetingen in plaats van kwantumtoestanden. Deze doorbraak biedt een effectieve methode om verstrengelingsmetingen in fotonische systemen te realiseren. Deze resultaten zijn niet alleen van belang voor fundamentele studies van kwantumverstrengeling en kwantummetingen, maar ook voor veel toepassingen in de verwerking van kwantuminformatie.