量子導(dǎo)引（quantum steering）是介于量子態(tài)的糾纏不可分性和貝爾非局域性之間的一類特殊的量子非局域特性，描述了作用在糾纏粒子對中一個粒子上的局域測量能夠非局域地影響另一個粒子狀態(tài)的能力。量子導(dǎo)引具有天然的不對稱性，被認(rèn)為是單方設(shè)備無關(guān)量子信息處理的必要資源，近年來引起了科學(xué)家對其理論和實驗的廣泛關(guān)注。對于大多數(shù)量子系統(tǒng)而言，精確量化糾纏的有效維度是非常重要的。然而，因為目前量子導(dǎo)引有效維度判定理論的限制，實驗上僅允許使用兩組測量設(shè)置對量子系統(tǒng)進行測量，這種方法不能準(zhǔn)確認(rèn)證量子系統(tǒng)的有效導(dǎo)引維度。

(a) 有效導(dǎo)引結(jié)構(gòu)；(b) 雙光子高維導(dǎo)引實驗；(c) 理論結(jié)果

近日，西安交通大學(xué)物理學(xué)院張沛教授團隊提出了一種高魯棒性和高準(zhǔn)確性的量子導(dǎo)引維度判定方法，在單方設(shè)備無關(guān)情況下，對共享量子態(tài)的維度進行可靠而準(zhǔn)確的認(rèn)證提供了有效途徑。研究工作主要通過更多的測量設(shè)置對較低維的量子導(dǎo)引態(tài)集合施加限制，提出更強的基于多測量設(shè)置的真正高維量子導(dǎo)引理論判據(jù)，并在實驗上利用雙光子高維軌道角動量量子糾纏態(tài)，對理論加以驗證。結(jié)果表明，此方法在噪聲環(huán)境下的準(zhǔn)確性和魯棒性均優(yōu)于現(xiàn)有的其他方法。

該研究成果以《基于多測量設(shè)置的高維量子導(dǎo)引認(rèn)證的魯棒方法》（Robust Method for Certifying Genuine High-Dimensional Quantum Steering with Multimeasurement Settings）為題發(fā)表在美國光學(xué)學(xué)會旗艦期刊《光學(xué)》（Optica）上。論文第一作者為物理學(xué)院博士研究生瞿睿，通訊作者為張沛教授，西安交通大學(xué)物理學(xué)院為第一單位和唯一通訊單位。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金等資助。

張沛教授團隊長期圍繞渦旋光的精準(zhǔn)操控和精確檢測開展深入研究，并將這些技術(shù)應(yīng)用于高維量子信息，在相關(guān)理論方法發(fā)展、物理機理揭示和實驗方案設(shè)計等方面取得一系列原創(chuàng)性成果，主持四項國家自然科學(xué)基金、一項裝備預(yù)研重大課題和一項裝備預(yù)研教育部聯(lián)合基金重點項目子課題，近5年在PRL、Light: Science & Applications、Optica、npj Quantum information等物理學(xué)高水平期刊發(fā)表論文30余篇。（來源：西安交大）