【公關組】開啟量子操縱分類的新頁 興大物理系陳信良助理教授最新研究獲刊登於Nature Communications
更新時間：2022-09-07 11:09:35 /
張貼時間：2022-09-06 08:40:08
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稿源：中興大學物理系
國立中興大學物理系助理教授陳信良攜手國立成功大學物理系陳岳男教授、奧地利量子光學與量子資訊研究所(IQOQI)的古煥宇博士與Costantino Budroni博士、西班牙光子科學研究所(ICFO)的謝忠耘博士，發展一套在「量子操縱」全新的分類理論，這個理論將在量子科技的實現上有很大的幫助。此前瞻的研究成果已被刊登在自然科學頂級期刊「自然通訊」（Nature Communications）。
量子力學的奠基者之一－薛丁格，在1935年發現了量子力學具有「量子操縱」(quantum steering)的特性，這個特性可以讓實驗者藉由測量手邊的量子系統，「瞬間改變」遙遠另一端實驗者的量子系統，而這個「瞬間改變」的程度恰好不違反愛因斯坦的狹義相對論的基礎－即資訊的傳遞不能快於光速。
陳信良指出，在過去10年間，科學家逐漸了解「量子操縱」的本質，並且也發現許多應用。首先，「量子操縱」可以被視為具有特別結構的「量子糾纏」，也就是說，如果眼前的量子系統具有「量子操縱」的特性，那它必然是量子糾纏的。這意味著量子糾纏在資訊科學上的應用，例如量子密碼與量子電腦，也可以透過「量子操縱」來解析與實現，並且在某些時候有著更好的結果。比方說，若是一個系統擁有「量子操縱」的特性，那麼它在建構量子密碼上的安全性，會比那些僅有量子糾纏、而沒有量子操縱的量子系統，表現的還要好。
陳信良表示：「本篇工作針對具有「量子操縱」的量子系統考慮了三個量子力學的基本問題：a. 蒸餾(distillation) b. 轉換(convertibility) 以及c. 分類(classification)。從操作層面來看，只要被分類在同一個類別的量子系統，他們之間均可以互相轉換，因此被應用在量子科技上的時候，都有著同樣的效果。」
量子運算的發展，使得傳統的通訊協定變得不再安全，因此在成功的建立運算功能夠強大的量子電腦之前，量子網路－在量子電腦之下目前唯一可以提供安全的協定－的建構就變得至關重要，而量子操縱性是建構量子網路的關鍵之一。了解量子操縱性的本質與特色，將對發展量子網路有著重大幫助。陳信良以及其合作者研究成果的重要性，從半年內即完成投稿到接受發表在「自然通訊」，可見一斑。
文章連結：Ku, HY., Hsieh, CY., Chen, SL. et al. Complete classification of steerability under local filters and its relation with measurement incompatibility. Nat Commun 13, 4973 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32466-y
相關中文科普說明：https://www.phys.nchu.edu.tw/news/ins.php?index_id=442&fbclid=IwAR28x6S1lx0uRaTd-PPh0vLBeF-IHFG0M5f3Iv4teQLJtd3pZphKMkjAzbU
國立中興大學物理系助理教授陳信良攜手國立成功大學物理系陳岳男教授、奧地利量子光學與量子資訊研究所(IQOQI)的古煥宇博士與Costantino Budroni博士、西班牙光子科學研究所(ICFO)的謝忠耘博士，發展一套在「量子操縱」全新的分類理論，這個理論將在量子科技的實現上有很大的幫助。此前瞻的研究成果已被刊登在自然科學頂級期刊「自然通訊」（Nature Communications）。
量子力學的奠基者之一－薛丁格，在1935年發現了量子力學具有「量子操縱」(quantum steering)的特性，這個特性可以讓實驗者藉由測量手邊的量子系統，「瞬間改變」遙遠另一端實驗者的量子系統，而這個「瞬間改變」的程度恰好不違反愛因斯坦的狹義相對論的基礎－即資訊的傳遞不能快於光速。
陳信良指出，在過去10年間，科學家逐漸了解「量子操縱」的本質，並且也發現許多應用。首先，「量子操縱」可以被視為具有特別結構的「量子糾纏」，也就是說，如果眼前的量子系統具有「量子操縱」的特性，那它必然是量子糾纏的。這意味著量子糾纏在資訊科學上的應用，例如量子密碼與量子電腦，也可以透過「量子操縱」來解析與實現，並且在某些時候有著更好的結果。比方說，若是一個系統擁有「量子操縱」的特性，那麼它在建構量子密碼上的安全性，會比那些僅有量子糾纏、而沒有量子操縱的量子系統，表現的還要好。
陳信良表示：「本篇工作針對具有「量子操縱」的量子系統考慮了三個量子力學的基本問題：a. 蒸餾(distillation) b. 轉換(convertibility) 以及c. 分類(classification)。從操作層面來看，只要被分類在同一個類別的量子系統，他們之間均可以互相轉換，因此被應用在量子科技上的時候，都有著同樣的效果。」
量子運算的發展，使得傳統的通訊協定變得不再安全，因此在成功的建立運算功能夠強大的量子電腦之前，量子網路－在量子電腦之下目前唯一可以提供安全的協定－的建構就變得至關重要，而量子操縱性是建構量子網路的關鍵之一。了解量子操縱性的本質與特色，將對發展量子網路有著重大幫助。陳信良以及其合作者研究成果的重要性，從半年內即完成投稿到接受發表在「自然通訊」，可見一斑。
文章連結：Ku, HY., Hsieh, CY., Chen, SL. et al. Complete classification of steerability under local filters and its relation with measurement incompatibility. Nat Commun 13, 4973 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32466-y
相關中文科普說明：https://www.phys.nchu.edu.tw/news/ins.php?index_id=442&fbclid=IwAR28x6S1lx0uRaTd-PPh0vLBeF-IHFG0M5f3Iv4teQLJtd3pZphKMkjAzbU
