近日，我校伟德国际1916备用网址的算子理論與量子信息團隊應用算子理論和計算數學等數學工具，在量子信息與量子計算領域多體系統中量子态k-不可分性即k-糾纏的實用檢測問題上取得研究進展。該研究工作以題為“Practical approach for detecting k-nonseparability of multipartite quantum states”的學術論文，近期發表在期刊《SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy》上。該論文的第一署名單位為太原理工大學，我校博士研究生郭婕為第一作者，侯晉川教授為第一通訊作者，賀衎教授為最終通訊作者，投稿作者。山西大學數學與統計學院齊霄霏教授為共同通訊作者。該研究成果還申請了一項國家發明專利，并入選《山西省量子信息先進技術與創新産品名錄》。

量子糾纏的識别在量子信息理論中占據基礎性地位，是量子計算、量子通信等技術實現的核心要素。然而，在過去二十多年中，盡管在有限維和無限維度量子系統的糾纏判據研究已經取得了許多進展，但糾纏态的檢測問題仍未得到令人滿意的解決。現有的糾纏判據基本上都是屬于理論性的，雖然能夠識别部分特殊類的糾纏态，但它們在面對任意複雜的量子态時往往失效或無能為力，特别是在多體量子系統中，量子态具有更為複雜的糾纏結構，而現有的方法通常無法應對這些複雜情況，使得糾纏探測和分類識别問題的解決更加困難。本研究成果通過深入探讨n體系統的k-糾纏性，提出了識别多體量子系統k-糾纏态的一個新的充分且必要判據，為上述問題的解決提供了一個更為全面的視角和通用實用性較強的解決方案。這一判據不僅能夠嚴格區分任意維度多體系統量子态的k-糾纏性，而且，相比于現有的各種糾纏判據，其突出特點是具備實用性，具備計算機軟件化工具化性能。基于該判據，本成果提出了一種全新的探測多體量子系統下量子态k-糾纏性的數值處理方法，設計了一套完整的實用化的糾纏檢測方案，使得對任意給定的多體量子系統，通過建立相應的數據庫，構建計算機軟件，以有效地完成識别任意态是否具有各類糾纏性的任務。為驗證該方案的可行性，該成果還成功構建了高精度且可迅速檢測量子比特數不超過4的任意量子态各類糾纏性的計算機軟件。中國科學院應用數學研究所所長、量子信息與量子計算領域資深專家駱順龍研究員在同期《SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy》上，作為研究亮點(Research Highlight)，撰文對該研究成果進行了點評：“Recently, Guo et al. addressed this crucial challenge by exploring the k-nonseparability of multipartite quantum systems, offering a novel and comprehensive solution to detect entanglement across multiple subsystems. ”

我院算子理論與量子信息團隊負責人是賀衎教授，團隊專注于算子理論等數學分支與量子信息科學技術的交叉領域前沿課題研究，注重解決量子信息理論與應用技術的關鍵問題，推進科研成果轉化，助力國家科技戰略實施，錘煉出一個理論研究與産業應用并重、思想積極向上、銳意進取、梯隊科學合理的創新型團隊。團隊近年來在量子信息技術前沿領域，如多體量子關聯的識别與量化、量子網絡理論與技術、基于機器學習的量子網絡關聯識别等方面，逐漸形成了特色明顯的交叉研究風格，研究成果得到國内外同行認可。

該研究工作得到國家自然科學基金項目(No.12071336, 12271394, 12171290)支持。

論文鍊接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11433-024-2497-7

初審：張豔芳

複審：王   麗

終審：孫   莉