[论文解读] Revealing non-classicality of unmeasured objects

Tanjung Krisnanda, Margherita Zuppardo+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 5, 2016

Quantum Mechanics and Applications被引用 3

一句话总结

本文提出了一种方法，通过分析两个与环境相互作用但彼此不直接相互作用的控制系统之间量子纠缠的增益，来检测不可访问量子系统（如开放量子系统的环境）中的非经典性。关键贡献在于提出了一种通用框架，能够通过其间接的纠缠介导效应推断未测量对象的非经典特征。

ABSTRACT

Some physical objects are not accessible to direct experimentation. An environment of an open quantum system being a paradigmatic example. It is then desirable to infer the properties of these objects based solely on their interactions with systems over which we have control. In this spirit, here we propose a method for assessing non-classicality of the environment from the gain of quantum entanglement between two systems individually interacting with the environment but not with each other. The framework is general and in principle allows detection of non-classical features of any inaccessible object able to mediate entanglement.

研究动机与目标

• 为解决探测未测量或不可访问量子系统（如开放系统环境）的非经典特征的挑战。
• 开发一种通用框架，无需直接访问或测量即可推断此类系统的特性。
• 实现对任何作为控制系统间纠缠中介的物体的非经典性检测。
• 提供一种可扩展且具有实际意义的方法，通过间接纠缠动力学表征未测量的量子对象。

提出的方法

• 该方法依赖于制备两个量子系统，它们分别与一个不可访问的环境耦合，但彼此之间不直接相互作用。
• 监测这两个系统之间随时间演化的纠缠，其中纠缠增益作为非经典环境影响的特征信号。
• 该框架使用量子过程层析成像或纠缠判据协议，从可观测的系统可观测量中提取纠缠动力学。
• 通过存在和大小的纠缠增益推断环境的非经典性，因为经典环境中无法在无直接系统-系统相互作用的情况下产生此类纠缠。
• 该方法具有通用性，无需预先了解环境的结构或哈密顿量。
• 它利用了非经典环境能够使原本无相互作用的系统之间产生纠缠的特性，而这是经典环境中所不具备的。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不直接测量环境的情况下，探测到不可访问量子环境的非经典特征？
• RQ2 在控制系统中，哪些可观测特征可以揭示未测量对象中非经典性的存在？
• RQ3 两个系统之间纠缠增益在多大程度上可作为非经典环境动力学的判据？
• RQ4 所提出的方法是否适用于任何作为纠缠中介的未测量对象？
• RQ5 该框架能否仅基于系统层面的测量，区分经典与量子环境影响？

主要发现

• 通过仅与环境间接耦合的两个系统之间纠缠的增益，可以检测到不可访问环境的非经典性。
• 在无直接系统-系统相互作用的情况下出现的纠缠增益，是非经典环境行为的特征信号。
• 该方法具有鲁棒性和通用性，适用于任何能够中介纠缠的未测量对象。
• 该框架能够在不了解环境内部结构或动力学的情况下，表征其非经典特征。
• 该方法为开放量子系统中的非经典性提供了一种实用且具有实际意义的判据。
• 结果表明，间接纠缠动力学可作为探测原本不可访问系统中非经典性的可靠探针。