近日，我校特聘教授、省百人计划专家、意大利科学院光学研究所教授奥托斯拓·史密茨与理论物理研究所李卫东教授合作的多粒子纠缠判据的研究工作“Witnessing Entanglement without Entanglement Witness Operators” 以直接投稿方式被美国国家科学院院刊 The Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) 接受。量子通信领域国际权威 Anton Zeilinger 教授是本文的推荐编辑。李卫东教授是该工作的唯一通讯作者。
PNAS（《美国科学院院刊》）是世界公认的、基础科学研究领域的四大学术期刊（Cell，Nature，Science，PNAS）之一。该刊创刊于1914年，发表具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文等，是享有全球声誉的重要学术期刊。
量子纠缠，被爱因斯坦称作“幽灵般的超距作用”，作为一种独特的量子属性，是深入理解量子物理的核心概念，在未来的量子信息和量子计算中起着重要的作用。如何度量多粒子量子纠缠的程度，是近年来物理研究的一个重要的基础问题。本研究工作首次提出了利用量子态对特定操作的统计响应速度（图1）作为纠缠判定的依据，同时给出了从实验数据读取相关信息的方法。该方法物理意义清晰、操作简单，审稿人认为“在理论和实验上，这确实是一个新奇的方法用于多粒子纠缠判定”，“该工作给出新颖的结果，不需要纠缠判据算符却能够实现纠缠判定”。
图1 统计区分度和统计速度
图2 已有实验数据判定多粒子纠缠
图3 伊辛模型判定纠缠
研究工作实现了对离子和光子现有结果的纠缠度判定（图2）。另外，通过考虑非局域哈密顿操作对统计响应速度的影响（图3）用于判定更多类型的量子纠缠态，将用于对量子模拟与新奇量子临界现象的研究。
此工作得到山西省“百人计划”、国家自然科学基金、教育部长江学者和创新团队发展计划的资助。
全文链接：http://www.pnas.org/content/early/2016/09/27/1603346113.full.pdf; http://arxiv.org/abs/1512.06213v2.