2014年，德國科學(xué)家提出了基于量子計(jì)算資源理論框架的量子相干度量方案(Phys. Rev. Lett. 113, 140401)，列舉出了作為量子相干度量應(yīng)滿足的一些基本要求，并證明了人們普遍接受的量子態(tài)密度矩陣非對(duì)角元的大小即滿足量子相干度量的所有條件，同時(shí)他們發(fā)現(xiàn)量子態(tài)密度矩陣與僅包含密度矩陣對(duì)角元矩陣的相對(duì)熵也可以用來衡量量子態(tài)的相干度大小。相比于不同形式的量子關(guān)聯(lián)，量子相干可以描述量子態(tài)更具一般意義的性質(zhì)，并提供更為豐富和復(fù)雜的物理涵義，因此極大的激發(fā)了人們的研究熱情。

基于量子計(jì)算資源理論框架的量子相干研究已成為近年來量子信息領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，進(jìn)展非常之迅速，相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)論文也大量涌現(xiàn)。人們的關(guān)注點(diǎn)主要集中在各種量子相干度量及其物理詮釋，量子相干資源與量子糾纏、量子關(guān)聯(lián)資源等的轉(zhuǎn)換機(jī)制，量子相干與波粒二象性及量子相干資源之間的各種互補(bǔ)關(guān)系，量子相干的精餾（提純）與稀釋，量子相干的保持與增強(qiáng)方案等。特別是研究還發(fā)現(xiàn)量子態(tài)的相干大小度量在量子搜索算法、量子計(jì)算、量子計(jì)量學(xué)等實(shí)際問題的處理中發(fā)揮著不可替代的作用，同時(shí)它還在量子多體理論、量子熱力學(xué)、量子生物學(xué)等問題的研究中具有潛在的應(yīng)用。

近年來，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心固態(tài)量子信息與計(jì)算實(shí)驗(yàn)室Q03組范桁研究員團(tuán)隊(duì)對(duì)量子相干度量、調(diào)控和應(yīng)用問題進(jìn)行了深入研究，在Physical Review系列期刊等發(fā)表論文近二十篇，引起了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。最近，范桁研究員又與博士后胡明亮、博士生彭益以及山東大學(xué)胡雪元(曾為物理所博士后)、湖南師大王接詞（曾為物理所博士后）、北京計(jì)算科學(xué)中心博士后張煜然（物理所博士畢業(yè)）等在物理學(xué)領(lǐng)域權(quán)威綜述期刊Physics Reports(影響因子20.099)發(fā)表了量子相干研究的長篇綜述。在該綜述中，他們系統(tǒng)總結(jié)了基于資源理論框架的量子相干研究的最新進(jìn)展和主要結(jié)果，展示了量子相干度量的多種形式及其物理實(shí)質(zhì)，剖析了量子相干與量子關(guān)聯(lián)的相互轉(zhuǎn)換機(jī)制、量子相干的精餾和稀釋、量子相干的調(diào)控等問題，梳理了量子相干在量子計(jì)算和量子信息處理、量子計(jì)量學(xué)、量子多體系統(tǒng)研究方面的最新進(jìn)展，討論了相對(duì)論框架下量子相干研究方面的主要結(jié)果，并對(duì)該領(lǐng)域?qū)淼陌l(fā)展方向和存在的問題進(jìn)行了深入分析和展望，這些工作將對(duì)該領(lǐng)域的進(jìn)一步深入發(fā)展起到重要的引領(lǐng)和指導(dǎo)作用，綜述文章近期已在線發(fā)表。

以上工作得到國家自然科學(xué)基金委(11675129, 91536108, 11675052, 11774406, 11504205, 11774205)，科技部(2016YFA0302104, 2016YFA0300600)和中科院(XDB28000000)等的大力支持。

參考文獻(xiàn)：　　

1.Ming-Liang Hu, Xueyuan Hu, Jieci Wang*, Yi Peng, Yu-Ran Zhang, Heng Fan*,

 Quantum coherence and geometric quantum discord, Physics Reports,
 Pubished online: https:///10.1016/j.physrep.2018.07.004

圖一：量子力學(xué)中，人們分別用薛定諤表象和海森堡表象來研究系統(tǒng)時(shí)間演化性質(zhì)，薛定諤表象中，量子態(tài)隨時(shí)間變化，海森堡表象中，算子隨時(shí)間變化。

圖二：量子相干度量可以有各種形式，這里羅列了基于范數(shù)、相對(duì)熵、斜信息、糾纏等的不同量子相干度量方法。

圖三：量子相干度量是基于單系統(tǒng)量子態(tài)，但是此單系統(tǒng)量子態(tài)也可以由多個(gè)量子系統(tǒng)構(gòu)成或者添加輔助量子系統(tǒng)，從而形成多體的量子態(tài)。多體量子態(tài)中的量子糾纏、量子失諧等可以和量子相干可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

圖四：根據(jù)系統(tǒng)認(rèn)定的資源形式，量子相干在特定量子操作下可以增加或者減少，這里羅列了基于不同量子測(cè)量方案的量子相干精餾與量子相干稀釋。