（a）完全不相干的兩輸入態(tài)（S和A）不能通過(guò)不相干操作變?yōu)榧m纏態(tài);（b）另一方面，當(dāng)輸入態(tài)S具有任意非零的相干態(tài)，相干過(guò)程可通過(guò)不相干操作變?yōu)榧m纏態(tài)。這一研究結(jié)果表明，此時(shí)，輸入態(tài)的相干性與輸出態(tài)的糾纏性是定量等效的。由等供稿。
-。量子相干和量子糾纏是量子化學(xué)的兩大特點(diǎn)近日，化學(xué)學(xué)家研究結(jié)果表明這兩種現(xiàn)象可通過(guò)操作等效，即這兩種現(xiàn)象雖然概念完全不同，卻是等效的這一發(fā)覺(jué)促使化學(xué)學(xué)家可以將在量子糾纏領(lǐng)域幾六年的研究成果應(yīng)用于研究較少的量子相干，大大拓展了量子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。
二者有著同族近親的關(guān)系
雖然化學(xué)學(xué)家仍然都曉得相干和糾纏有著緊密的聯(lián)系，但卻不了解這三者之間的具體關(guān)系。
我們都曉得量子相干和量子糾纏均遵守疊加原理，即單個(gè)量子態(tài)可由多個(gè)不同態(tài)以不同的形式組合得到。量子相干遵照的是化學(xué)的波動(dòng)性，假如將物體的波動(dòng)性一分為二，則這兩個(gè)波之間將發(fā)生相干干涉，因而疊加成一個(gè)態(tài)。疊加這一概念最著名的代表就是“薛定諤的貓”（德國(guó)化學(xué)學(xué)家薛定諤于1935年提出的有關(guān)貓既是死的又是活的這一知名思想實(shí)驗(yàn)的名子，它描述了量子熱學(xué)的真相：粒子的個(gè)別特點(diǎn)難以確定，檢測(cè)外力會(huì)改變其特點(diǎn)），即在一個(gè)密封袋子里可同時(shí)存在一種活與不活的相干態(tài)。相干同樣還是量子估算的核心，估算中的量子比特即是0和1的疊加態(tài)，這就造成了量子估算比其他各類精典算法要快好多。當(dāng)這種態(tài)退相干時(shí)，所有奇特的量子性能就消失了。
第二種現(xiàn)象，量子糾纏同樣也包括疊加。但此時(shí)的疊加態(tài)是由兩個(gè)糾纏粒子的共享態(tài)量子隱態(tài)傳輸，而不是單個(gè)粒子兩個(gè)分波的疊加。量子糾纏的奇特之處在于兩個(gè)糾纏粒子之間是十分緊密相連的，對(duì)其中任何一個(gè)粒子的檢測(cè)會(huì)立刻影響到另外一個(gè)粒子，雖然兩個(gè)粒子之間的距離相隔十分遠(yuǎn)。與相干類似，量子糾纏在量子科技中發(fā)揮著不可或缺的作用，例如在量子隱態(tài)傳輸，量子加密和量子密集編碼等領(lǐng)域。
二者之間的轉(zhuǎn)換
在近來(lái)發(fā)表于上的一篇文章中，來(lái)自美國(guó)，法國(guó)和美國(guó)的研究人員對(duì)于量子相干和量子糾纏三者之間的關(guān)系給出了一個(gè)簡(jiǎn)單卻有力的答案。依據(jù)相關(guān)理論，兩誰(shuí)之間是定量等效或可通過(guò)運(yùn)算等效。此項(xiàng)研究是由美國(guó)普利茅斯學(xué)院的副院長(zhǎng)領(lǐng)銜，團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自英國(guó)和美國(guó)的研究人員。
數(shù)學(xué)學(xué)在此問(wèn)題上達(dá)成了共識(shí)，通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)中任意非零相干量可以轉(zhuǎn)化因此系統(tǒng)和另一個(gè)最初不相干系統(tǒng)之間等量的糾纏態(tài)。關(guān)于相干態(tài)和糾纏態(tài)之間的轉(zhuǎn)化這一發(fā)覺(jué)有著重要的意義。首先，這意味著量子相干態(tài)可通過(guò)糾纏態(tài)測(cè)定。為此，研究人員之前關(guān)于糾纏態(tài)的眾多研究結(jié)果可用于相干態(tài)，而另一方面，我們曉得，研究人員對(duì)量子相干領(lǐng)域（量子光學(xué)之外的領(lǐng)域）的研究還較少。例如，這一發(fā)覺(jué)結(jié)果促使化學(xué)學(xué)家可以解決一個(gè)關(guān)于相干態(tài)幾何測(cè)度的重要問(wèn)題，由于糾纏態(tài)的幾何測(cè)度是一個(gè)“完整的凸單調(diào)“（full）問(wèn)題，也可應(yīng)用于相干態(tài)的幾何測(cè)度上。正如數(shù)學(xué)學(xué)家所解釋的，這一發(fā)覺(jué)促使她們可以用兩個(gè)中的一個(gè)去定義或量化另一個(gè)。
來(lái)自英國(guó)利物浦光子科學(xué)研究所的Alex（本文的作者之一）說(shuō)道：“這一工作的重要性在于我們除了從定性的角度，更從定量的角度證明了相干和糾纏的關(guān)系。是，量子糾纏態(tài)的量化也引起了相干態(tài)的量化。這一概念可證明相干態(tài)的幾何測(cè)度是一個(gè)有效的相干量化，這也解釋了之前工作中尚待解決的一個(gè)問(wèn)題。”物理學(xué)家還解釋道：結(jié)果中關(guān)于相干和糾纏可通過(guò)運(yùn)算的等效，并非意味著這三者完全相同，它們依然是兩個(gè)完全不同的概念。
來(lái)自美國(guó)阿拉巴哈德-研究所的UttamSingh量子隱態(tài)傳輸，Dhar和Bera都表示：“盡管這三者的本質(zhì)是相同的，即都是量子疊加，但相干和糾纏是兩個(gè)完全不同的概念。例如，相干存在于單量子體系中，而糾纏并沒(méi)有明晰的定義。更者，相干是在給定基上定義的，而糾纏在不同的局部基情況下是不變的簡(jiǎn)而言之。，相干和糾纏可通過(guò)運(yùn)算等效，但兩者卻是兩個(gè)完全不同的概念。”
未來(lái)的量子關(guān)聯(lián)
量子相干和糾纏在運(yùn)算的等效性對(duì)于包括量子信息理論到好多新興領(lǐng)域注入量子生物和納米熱動(dòng)熱學(xué)都有著極其深遠(yuǎn)的影響。未來(lái)，化學(xué)學(xué)家還將深入研究這二者是否可以通過(guò)第二者實(shí)現(xiàn)互換，例如量子失諧，它與糾纏一樣，描述了兩個(gè)系統(tǒng)的另一種相關(guān)性。
的說(shuō)道：“在未來(lái)，我們有著好多的計(jì)劃在理論上，我們將努力構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的框架將不同量子方式解釋，歸類和量化，包括但不限于相干和糾纏，并將從運(yùn)算的角度突出這二者之間的聯(lián)系。我們可以在復(fù)雜體系的量子指標(biāo)系統(tǒng)中使用一種指標(biāo)來(lái)瀏覽，但是鑒定出在不同信息任務(wù)中必須的指標(biāo)“。
“在應(yīng)用層面上，我們正在深入研究噪音環(huán)境下偵測(cè)，量化和保持相干，糾纏和其他量子相關(guān)性的實(shí)驗(yàn)框架。更基礎(chǔ)地，我們希望這種結(jié)果能激勵(lì)我們?nèi)ピO(shè)計(jì)出一種可擴(kuò)充且更有效的方式，因而將這三者之間的轉(zhuǎn)化應(yīng)用于實(shí)際技術(shù)中，讓我們能更深入地了解量子世界與真實(shí)世界的界限“。