量子信道容量的不可加性首获实验验证

中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、唐建顺等与合作者合作，首次设计并实验实现了一种特殊的“退相并擦除”量子信道，并在该量子信道中验证了量子相干信息的不可加性。研究成果日前发表在《物理评论快报》上。

信道容量是衡量通信信道在噪声环境中通信能力的一个关键参数。量子容量表示信道传输量子信息的能力。量子信道的经典容量和量子容量均具有不可加性。

所谓不可加性就好比一个人的左耳和右耳都听不到声音，但把两只耳朵一起用时，却能够听得十分清楚。量子信道容量的不可加性虽然在理论上已经有了充分的研究，但是要在实验上观测到“不可加”的现象却十分困难。

为了能实际观测到这一现象，研究人员在实验上构建了一种同时具有“退相”和“擦除”性质的量子信道，即“退相并擦除”量子信道。研究人员搭建了一套具有n次复用能力的量子信道，研究发现，在使用双重和三重复用的信道时，其相干信息与在使用单重复用信道下测得的结果存在着明显的差值：在单重复用信道下测得相干信息量为零的情况下，双重和三重复用信道下的相干信息依旧存在。这就证明了量子相干信息的不可加性。

该成果对证明量子相干信息的不可加性和量子信道容量的测量都具有重要意义。