Category: 研究成果及出版 Research Output

[2025/10/15] 研究新發現：量子網路中量子同調性質傳輸的檢測 [New Research Findings: Detection of Coherence Transfer in Quantum Networks]

在量子網路中，量子同調性質轉移對於連接各個量子系統節點至關重要。然而，在複雜網路中檢測同調性質的轉移與傳輸仍然是一項重大挑戰，尤其是在實驗可靠性有限且網路存取受限的情況下。我們利用同調性質的靜態和動態特性來檢測量子網路中的同調傳輸。此方法僅需兩種實驗設置，無需考慮網路規模，僅需要在非同調態基底狀態上的測量，以及在檢查點節點處檢測能力未知的不可信操作。它能夠適應有限的網路存取並容忍不可信任的檢查節點。利用多光子糾纏，我們透過實驗實現了該方法，以明確地檢測四光子和六光子糾纏網絡中偏振量子位元的同調傳輸。我們觀察到，這些網路能夠分別透過遠端狀態準備和糾纏交換，實現單一量子位元同調性傳輸，與傳輸兩個量子位元的同調性。 Transferring coherence is essential in quantum networks for connecting nodes of individual quantum systems. However, detecting coherence transfer remains a significant challenge in complex networks, especially when experimental reliability is limited and access to the network, such as for tomography measurements, is restricted. Here, we leverage both the static and dynamic properties of coherence ... Read More

[2025/09/11] 研究新發現：以兩組實驗設置實現量化量子動力學特徵 [New Research Findings: Quantification of Quantum Dynamical Properties with Two Experimental Settings]

描述量子動力學的特徵對於量化量子過程的任意特性至關重要，例如其展現量子力學動力學或產生糾纏的能力。然而，目前的方法需要大量的實驗設置，這些設置會隨著系統規模的擴大而增加，從而導致實驗誤差造成的偽影。根據我們最新的研究發現，存在一種近似優化方法，該方法僅使用兩個互不偏倚的基底來估計屬性度量，從而計算它們的上下界，並重建相應的過程。這種系統規模無關性可以防止誤差累積，並允許表徵本徵量子動力學。與量子製程層析成像相比，我們在光子融合上進行了實驗驗證，證明了該方法能夠精確地估計資源，同時顯著減少了所需實驗設定數量從 81 個減少到 10 個。這些結果表明，我們的方法非常適合估計從晶片級量子處理器到長距離量子網路等架構中的動態特性。細節可參閱預印本：https://arxiv.org/abs/2508.19668 Characterizing quantum dynamics is essential for quantifying arbitrary properties of a quantum process—such as its ability to exhibit quantum-mechanical dynamics or generate entanglement. However, current methods require a number of experimental settings that increases with system size, leading to artifacts from experimental errors. Here, we propose an approximate optimization method ... Read More

[2024/10/27]“真正量子網路中之遠態製備” 研究成果已發表於 Communications Physics [THE RESEARCH RESULT OF THE STUDY ON “Preparing remote states for genuine quantum networks” HAS BEEN PUBLISHED IN Communications Physics]

量子網路通常包括量子通道、中繼器和終端節點。遠端狀態準備 (RSP) 允許一個量子節點遠端準備其他節點的狀態。雖然諸如量子不匹配性等量子特徵最近被認為是 RSP 的必要條件，但它並不能保證 RSP 在量子網路中的實現超越任何古典模仿之方法。於此研究中，我們從理論上介紹、並在實驗上實現了一種稱為 RSP 能力的量子資源。此資源驗證了實現真正的量子網路所需的所有靜態和動態資源，其中 RSP 的實現可以勝過任何無糾纏和量子位元轉換的古典模擬，包括 Einstein-Podolsky-Rosen 糾纏對的靜態資源和量子通道與中繼器之動態資源。我們的實驗測量 RSP 能力，證明古典和量子 RSP 之間的過渡取決於光子對之品質。此驗證了量子不匹配性並不能確認非古典 RSP，但 RSP 能力可以確認。這些結果有助於認證網路中RSP之功能與其所具備之量子優勢。 有關該研究與成果的更多參考資料及資訊，請參閱： Communications Physics 期刊刊載頁面：https://www.nature.com/articles/s42005-024-01844-x 與 Communications Physics 期刊論文全文：https://rdcu.be/dYkJy ... Read More

[2024/08/14]“量子網路中多光子糾纏之確認” 研究成果已發表於 npj Quantum Information [The research result of the study on “Scalable Determination of Multipartite Entanglement in Quantum Networks” has been accepted and published in npj Quantum Information]

我們提出了「透過偵測真正的 N 節點 Einstein-Podolsky-Rosen 量子可操縱性」來實現量子網路的保真度和真正的多節點糾纏的確認，並且在不受信任的星形網路中，確定量子網路保真度和真正的 N 節點糾纏僅需要 N+1 組測量。實驗上，我們使用光學裝置演示了真正的 3 光子和 4 光子量子網路的確認，以及廣泛使用的糾纏目擊的誤報，即 1/2 的保真度標準。我們期望透過進一步的研究，該方法可以擴展到其他類型的網路拓撲以適用於通用的量子網路。 有關該研究與成果的更多參考資料及資訊，請參閱：(1)Research中「實驗糾纏光子與多光子糾纏的產生與識別」的介紹：http://cmli.es.ncku.edu.tw/?page_id=18(2)npj Quantum Information期刊刊載頁面：https://doi.org/10.1038/s41534-024-00867-0(3)npj Quantum Information期刊論文全文：https://rdcu.be/dQl58 Our results provide a network determination method to determine quantum network fidelity and genuine multi-node entanglement, which is enabled by detecting genuine N-node Einstein-Podolsky-Rosen steerability, and such determination in an untrusted star network requires only ... Read More

[2024/03/16]“運用非CP過程量子過程能力於光子非馬可夫動力學之識別” 研究成果已發表於 ADVANCED QUANTUM TECHNOLOGIES [THE RESEARCH RESULT OF THE STUDY ON “Photonic Non-Markovianity Identification by Quantum Process Capabilities of Non-CP Processes” HAS BEEN PUBLISHED IN ADVANCED QUANTUM TECHNOLOGIES]

我們提出了一種基於非CP過程（新的量子過程能力）的方法來識別和測量量子動力學中的非馬可夫性質，而無需狀態最佳化和使用糾纏資源之負擔。我們忠實地證明了該方法可以使用全光學裝置實現之。結果也可用於探索可實現製程或狀態斷層掃描的動態系統中的非馬可夫特性。 (https://doi.org/10.1002/qute.202300246) A method based on non-CP processes, which are new quantum process capabilities, is introduced to identify and measure non-Markovianity without the burden of state optimization and entanglement. It is faithfully demonstrated that the method can be explicitly implemented using all-optical setups. The results can also be used to explore non-Markovianity in dynamical systems ... Read More

[2023/06/04]“實驗過程中量子關聯的產生能力” 研究成果已發表於 Advanced Quantum Technologies [The research result of the study on “Quantum Correlation Generation Capability of Experimental Processes” has been published in Advanced Quantum Technologies]

我們提出了一種實驗上可實施之方法，藉由簡單地準備分離狀態作為測試輸入，然後對相應輸出的單個量子位進行簡單的局域測量，就可識別實驗過程中量子關聯性（包括EPR操控性和貝爾非定域性）的產生能力。這一發現可用於通用量子計算中，雙量子位元控制邏輯閘客觀之基準測試。 A method is introduced for identifying the creation of quantum correlations, including EPR steering and Bell nonlocality, for experimental processes, by simply preparing separable states as test inputs and then performing local measurements on single qubits of the corresponding outputs. This finding enables the construction of objective benchmarks for the two-qubit controlled operations used ... Read More