鲁棒性超纠缠自检验
“超纠缠”是指编码在两个或更多独立自由度上的量子纠缠态,是未来高容量量子网络的重要资源。验证超纠缠源是否按预期工作,对于基于超纠缠的量子信息任务至关重要。自验证是在最弱假设条件下对量子态和测量进行认证的最强方法,即使完全不了解器件内部工作机制也能实现。然而现有自验证方案均局限于单自由度纠缠体系,无法验证多自由度纠缠态。本研究提出了超纠缠自验证框架,以偏振-空间模式超纠缠贝尔态为例,通过在每个自由度上独立违反二维CHSH不等式实现验证。研究团队设计了两步交换等距电路,分别对空间模式自由度和偏振自由度进行纠缠态验证,最终实现了全部16种偏振-空间模式超纠缠贝尔态的自验证。该超纠缠自验证框架具有三大优势:其一,作为通用框架可扩展至多自由度超纠缠和多体超纠缠体系;其二,具有鲁棒性验证能力,能建立每个自由度下保真度下界与类贝尔不等式非完美违背之间的关系;其三,兼容现有实验技术条件。该框架为复杂超纠缠源的认证提供了可行方案,在未来高容量量子网络中具有应用潜力。



