多维系统

p style="text-indent: 2em "《星际迷航》式的“瞬间传输”虽然只停留在科幻作品中，但量子信息学家们对于“瞬间传输”一个粒子的量子态已经有了经验。/pp style="text-indent: 2em "这种被称作“量子隐形传态”（quantum teleportation）的技术，本质上是不改变一个粒子（如一个光子）位置的情况下，把其上的特定信息在遥远的另一个粒子上重建起来，中间无需具体的传送物质，就像是魔术里面的“大变活人”。/pp style="text-indent: 2em "只不过，过去科学家们只做到了二维量子态的隐形传态，近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组报告了最新进展：利用6光子系统，他们对单光子的三维量子态实时了高效的隐形传送。/pp style="text-indent: 2em "郭光灿团队认为，高维量子隐形传态相比起二维系统具有信道容量更高、安全性更高等优点。相关技术可用于其他高维量子信息研究，为构建高效的高维量子网络打下坚实基础。/pp style="text-indent: 2em "量子隐形传态/pp style="text-indent: 2em "量子隐形传态需要基于一种量子世界里的奇妙现象实现，那就是“量子纠缠”。/pp style="text-indent: 2em "处于纠缠态的两个微观粒子不论相距多远都存在一种关联，其中一个粒子状态发生改变（比如人们对其进行观测），另一个的状态会瞬时发生相应改变，仿佛“心灵感应”。比方说，如果一个光子的偏振态是“向上”的，那么另一个光子的偏振态必然是“向下”的。/pp style="text-indent: 2em "制备出这样一对纠缠起来的光子，科学家们就可以进一步开展“大变光子”的演示。/pp style="text-indent: 2em "我们假设小红想把手上1号光子的量子态传给小明。那么，科学家就制备出一对纠缠起来的2号光子和3号光子，通过光纤传输、或是通过卫星分别发给小红和小明。接着，小红对1号光子和2号光子进行一种特定的操作，称为“贝尔态测量”（BSM）。根据量子的一些基本特性，1号光子和2号光子经过测量之后，他们的量子态会改变，与2号光子处于纠缠态的3号光子也会发生相应变化。在得到某一个测量结果时，小明手上的3号光子恰好会变到1号光子最初的状态，隐形传态就此完成。/pp style="text-indent: 2em "1993年，IBM的查尔斯· 本内特（Charles H. Bennett）和其他5位科学家一起提出了这个奇妙的构想，后来在1997年由奥地利因斯布鲁克大学的蔡林格（Anton Zeilinger）团队首次实现了单光子自旋态的传输。/pp style="text-indent: 2em "2017年，“墨子号”量子通信实验卫星宣布实现了卫星和地面站之前遥远的星地量子隐形传态。/pp style="text-indent: 2em "从二维到多维/pp style="text-indent: 2em "不过，此前实验通常传输的是光子的偏振态这个量。偏振态是一个二维态，可以在二维空间中由两个本征矢量描述。/pp style="text-indent: 2em "但郭光灿团队认为，光子自然存在其他一些多维态，例如轨道角动量、时间模式、频率模式和空间模式等，多维系统在量子世界里更为普遍。因此，要完全远程重建单光子的量子态，需要进行多维态的隐形传送。/pp style="text-indent: 2em "论文指出，传送高维量子态主要存在两大挑战。一是要产生高质量的高维纠缠态，这是量子隐形传态的基础。/pp style="text-indent: 2em "为此，李传锋、柳必恒等人从2016年开始就采用光子的路径自由度编码，解决路径比特相干性问题，制备出高保真度的三维纠缠态。他们也解决路径维度扩展问题，实现了32维量子纠缠态，此外，他们实现了高维量子纠缠态在11公里光纤中的有效传输。/pp style="text-indent: 2em "二就是要对光子实施高维贝尔态测量。理论研究表明，在线性光学体系中，必须采用辅助粒子才能实现高维量子隐形传态。/pp style="text-indent: 2em "在量子隐形传态原本的模型里只有三个光子，郭光灿团队发现，利用? log2(d )? -1个辅助纠缠光子对，就可高效实现d维量子隐形传态。也就是说，传输3维量子态，需要1对辅助纠缠光子。/pp style="text-indent: 2em "在这里，小红想要把1号光子的三个空间模式量子态传给小明，除了双方各自得到纠缠起来的2号光子和3号光子以外，小红还要在辅助纠缠光子对4号和5号的帮助下进行高维贝尔态测量，把测量结果通过传统信道（比如打电话）告知小明。最后，小明要根据小红的测量结果对手上的3号光子执行适当的操作，就能把它转变为1号光子的初始状态。/pp style="text-indent: 2em "实验结果表明，量子隐形传态保真度达59.6%，以7个标准差超过了经典极限值1/3，证实了三维量子隐形传态过程的量子特性。/ppbr//p

为了着力培育分析测试领域的新质生产力，中国仪器仪表学会分析仪器分会绿色技术专家组发起并联合中国仪器仪表行业协会分析仪器分会、北京理化分析测试技术学会等单位于 2023 年 12 月 5-7 日在江西萍乡举办了第三届中国实验室绿色技术国际报告会暨安源区赣湘分析仪器数字产业园招商推介会。200多位分析测试领域管理人员、专家学者、仪器企业代表以及萍乡市领导等齐聚一堂，交流实验室绿色技术创新研究，推动分析仪器产业高质量发展。本次会议共设大会报告和绿色医学检验实验室论坛，绿色试剂、标准品及前处理技术论坛，绿色分析仪器与绿色分析方法论坛，全国分析测试协（学会）战略联盟创新工作论坛。中国科学院环境生态研究中心江桂斌院士、中国创新战略研究院任福君院长、中国分析测试协会刘成雁副理事长、北京大学张新详教授、清华大学分析中心邢志教授、中国科学院大连化学物理研究所关亚风研究员、四川大学段忆翔教授等多位专家围绕绿色实验室主题做了大会报告。会议现场岛津中国创新中心郭彦丽博士做了题为《多维超临界流体分离技术在复杂样品快速自动化分析中的应用》的报告。郭博士在报告中介绍到超临界流体色谱分离技术（SFC）不仅具有独特的分离选择性，而且高效环保，正在受到广泛关注。岛津中国创新中心将超临界流体色谱与液相色谱和气相色谱分别进行联用，构建各种多维色谱系统，来实现复杂样品的快速自动化分析。本研究包括三种多维系统，分别为（1）SFC-LC二维系统、（2）LC-SFC二维系统以及（3）SFC-GC-FID系统。其中，SFC-LC系统主要利用SFC流动相二氧化碳超临界流体与油脂样品互溶性好，SFC可以快速分离油脂样品中的甘油酯等非极性成分的特点，来进行油脂样品的在线净化并对其中的脂溶性成分进行快速分析。使用该系统，无需对油脂样品进行任何复杂前处理，只需简单溶解后，就可直接进样分析。而将SFC构建在第二维的LC-SFC系统可以对含手性物质的复杂样品进行快速自动化的分离。首先利用反相液相色谱技术对复杂样品进行分离，再将其中的手性化合物中心切割至第二维的SFC系统，利用色谱柱筛选功能选择适合的手性柱进行拆分。最后，SFC-GC-FID系统分别利用了 SFC可快速分离燃油中饱和烃和不饱和芳烃的能力以及GC的FID检测器通用性好、灵敏度高和线性范围宽等特点，可以有限实现柴油中芳烃和汽油中烯烃的快速定量。通过以上各种多维色谱系统的应用，不仅可以有效简化复杂样品特别是含油脂样品分析时的前处理过程，提高分析效率，并且由于使用了绿色的二氧化碳作为流动相，可以为复杂样品提供更加节能环保的分析技术。岛津展位本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

2023年9月6日-8日，第二十届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA 2023) 在北京 中国国际展览中心(顺义馆)盛大召开。华谱科仪携S3000高效液相色谱仪、S6000高效液相色谱仪、S6000 Plus超高效液相色谱仪、HPMS-TQ三重四极杆液质联用仪、Chromloong色谱信息管理系统，色谱耗材等多款产品亮相展会现场。仪器信息网特别现场采访了多位华谱科仪的工作人员，以了解华谱科仪的产品创新之处。采访详情请见视频：本次展会现场，华谱科仪带来了全系列的液相色谱产品。包括S3000高效液相色谱系统、S6000高效液相色谱仪和S6000plus超高效液相色谱系统。据应用工程师范晨介绍，针对不同的用户需求的不同，这几款产品具有不同的技术特点。S3000高效液相色谱仪配置有四元溶剂系统，具有高精度、低脉冲、重现性好等特点。该产品进样系统采用直接进样方式，残留更小，通量更高。柱温箱采用帕尔贴温控方式，保证温控精度的同时有着更宽的温度范围。搭配高灵敏度的检测器，可以满足日常检测的需求。S6000高效液相色谱仪是四元低压系统，相较于S3000增加了溶剂的高频混合模式，同时柱温箱做了预留阀位，后期可以通过安装各种功能阀，搭建自动化程度更高的配置，例如多维系统或柱切换系统，可以实现高质量的定量分析和定性分析。S6000 Plus超高效液相色谱仪是华谱科仪针对提升实验室分析效率，而推出的一款超高效液相色谱系统。采用了与小粒径色谱柱更加匹配的管路系统，充分发挥小粒径色谱柱性能优势。应用工程师辛雪则向我们介绍了HPMS-TQ三重四极杆液质联用仪的技术特点。该仪器可搭配超高效液相色谱进行联用，兼容小粒径色谱柱，有效减小了系统扩散体积和滞后体积。具有高灵敏度、高抗污染能力等特点,可广泛应用于食品、药品、环境等领域。此外,软件研发部产品经理何嘉辉介绍了华谱科仪自主研发的Chromloong色谱信息管理系统。该软件兼顾合规性与功能性,支持网络版部署,可保障数据安全。最后,消耗品销售工程师刘宏鑫则向我们介绍了华谱科仪丰富的色谱柱和其他耗材。根据用户的需求,华谱科仪不仅可以提供不同填料类型和键合方式的色谱柱产品，同时还可以提供多样的前处理耗材，并提供用户定制服务。