量子纠缠的若干理论研究

在本项目中，我们将对复合系统中量子纠缠的若干关键问题开展研究。研究两体纠缠的可分离性和纠缠刻画。在此基础上，深入研究和发展多体系统中量子纠缠的量化。与实验相联系，还将着重研究如何在现实条件下以尽可能少的实验资源消耗来有效探测真正的多粒子纠缠。进一步利用量子纠缠理论探讨在现实条件下最大程度地提升量子通信的性能。我们期望在前人结果的基础上，通过对这一系列紧密相关，从基本理论到现实应用的关键问题研究，建立起对于量子纠缠的性质刻画和度量的新手段、发展可操作的高效实验探测方法、并充分挖掘其在提升量子通信性能中的核心应用。从而为未来的的高效量子通信和量子信息处理技术奠定重要的理论基础。

在项目执行期间，我们按照预定计划，对于复合系统中量子纠缠的若干问题开展了一系列研究工作，并取得了预期成果。我们深入发展和运用量子纠缠，纠缠纯化理论结合量子通信，发展演示了国际上第一个忠实的反直觉量子通信实验，在国际上首次成功完成了全方位的星地量子密钥分发地基验证试验。在结合量子纠缠和量子力学非定域性的分析与运用方面，我们找到了量子操控与量子不确定关系的紧密联系，得到了基于不确定关系进行EPR非定域性的探测方案。为了对于多体EPR非定域性及其关联进行刻画，我们对任意多个粒子，任意高维系统发展了一种只用少量测量装置便可以完成其探测的方案，并联系到单向量子计算的保真度，进行了实验验证和实现。这些结果深度结合量子纠缠理论，现实条件下的量子通信系统，给出了新颖的量子通信方案，进行了实验验证，充分提升了量子通信的性能。进而得到了量子纠缠的可操作高效实验探测方法，为高效的量子通信和量子信息处理技术奠定了重要的理论基础。