近日，我校物理与信息工程学院教师张达与法国索邦大学卡司特勒—布洛索实验室博士后David Barral、西安交通大学张彦鹏教授、美国阿肯色大学肖敏教授以及法国巴黎萨克雷大学纳米科学与纳米技术中心的Kamel Bencheikh研究员合作，在国际上首次为三光子态提出了一组可分离性的充分必要条件，并以此为基础推导出一系列真正三体非高斯纠缠判据。研究成果以“Genuine Tripartite Non-Gaussian Entanglement”为题目发表在《Phys. Rev. Lett.》(物理评论快报)上（SCI一区，影响因子：9.185）。张达为该论文的第一作者和共同通信作者，山西师范大学为完成第一单位。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、山西省应用基础研究计划和法国TRIQUI国家项目的资助。

自发参量下转换过程产生的双光子态极大的影响和促进了量子光学的发展。现如今，双光子态作为一种物理资源被广泛地应用于量子信息的各个方面，诸如量子通信、量子密码学和量子计量等。然而，理论研究表明基于高斯统计的量子信息任务都可以被经典计算资源来有效地模拟。为了凸显量子信息任务的量子优越性，非高斯纠缠态的参与是至关重要的。

三模自发参量下转换过程产生三光子态是一类无条件的三体非高斯纠缠态。研究人员寄希望于三光子态再次促进量子光学和量子信息科学的发展。然而，三光子态的系统演化方程是非线性耦合的，因此并不存在解析解，这极大地限制了它们的推广。在可分离性方面，目前所提出的判据仅局限于三阶情形，如何利用实验可观测量来完全表征和探测三光子态纠缠依然悬而未决。

该研究从三光子态的基本特性出发，提出利用一系列高阶协方差矩阵来系统表征三光子态的纠缠，随后提出一系列可分离性的充分必要条件来判定这些高阶协方差矩阵的可分离性。最后，基于完全不可分离性判据推导出了一些真正三体非高斯纠缠判据。利用这些判据，三光子态的纠缠性质被系统地揭示。该研究不仅为实验探测三光子纠缠提供了坚实的基础，而且为其纠缠表征提供了一个系统性框架，可以极大地促进三光子态的推广。(来源：科技部 物理与信息工程学院)

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