相干性和导引是量子系统的本质特征。对于两比特量子态，可用一阶相干性（First-order coherence）度量系统的相干性，用线性导引（Linear steerability）度量系统的导引能力。不久之前，山东大学仝殿民团队首次在理论上提出相干性和导引之间的互补性关系【Phys. Rev. A 103, 032407 (2021).】。为了在实验上验证两者之间的关系，物理与电子工程学院丁智勇等人基于量子光学实验平台设计了实验验证方案，同时提出了一阶相干性和线性导引不等式的最大违反的实验测量方法。该项研究成果以“Experimental verification of the relationship between first-order coherence and linear steerability”为题，发表在美国光学学会（OSA）权威期刊Optics Express上【Opt. Express 29, 40668 (2021)】。

在实验上，研究人员共制备出44组高保真度偏振纠缠量子态，通过量子态层析技术，重构出量子态的密度矩阵，从而计算出量子态的纯度和保真度。实验结果显示，对于两比特量子纯态和混合态，相干性和导引之间的互补性关系都是成立的。在封闭量子系统的幺正变换下，系统的纯度保持不变，相干性和线性导引的变化是反向关联的。实验结果不仅验证了相干性和导引之间的互补性关系，同时加深了对量子系统基本概念的理解，实验测量方法和手段可以在量子光学系统中推广运用。

本研究得到国家自然科学基金委、安徽省自然科学基金委和信息功能材料结构与器件安徽省高校重点实验室的支持。2020级硕士研究生周攀峰等人参与了研究工作。论文链接：https://doi.org/10.1364/OE.445991

撰稿：丁智勇，学院审核：何娟