近期，我院助理教授方堃与卡尔加里大学的Thomas Theurer博士和Gilad Gour教授的合作论文“Single-shot entanglement manipulation of states and channels revisited”被量子信息最具影响力的国际会议QIP2024接收并进行了正式汇报。

量子信息科学是物理、数学和计算机等多领域的交叉学科，也是基于量子力学原理实现计算、通信、精密测量等各类任务的全新范式。通过对叠加、纠缠、干涉等量子资源的使用，可以增强计算和通信的能力，有望在药物研发、新能源设计、金融科技、信息安全等各个行业突破经典技术的瓶颈，产生广阔的应用价值。然而，要想将理论上的量子优势转化为实际应用，仍需要对所使用的量子资源的能力和局限性进行深入了解，并恰到好处地应用至具体问题之中。

量子资源相对于量子科技来说，就像是汽油相对于汽车，是驱动量子优势的核心所在。然而，这些量子资源在实际情况中非常脆弱，同时对外界的噪声高度敏感。量子资源的噪声干扰成为了限制量子科技实用化的主要原因。为解决这个问题，研究者们提出了资源提纯（蒸馏）的技术。其核心是通过一定的操作手段，将大量含噪声的量子资源，转化为少量纯净的资源，就像我们通过一个烧瓶，把含有杂质的液体进行纯化一样。

具体地，我们希望将n个拷贝的含噪的资源转化为m个拷贝的纯净资源，通常m比n小很多。关于这个转化，有一些基本的问题需要研究。如果我们想要获得给定量的纯净的资源，我们至少要投入多少的含噪的原材料；反过来，对于给定数量的原材料，我们最多又能获得多少的纯净资源。

关于上述问题，我院助理教授方堃在近期与卡尔加里大学的Thomas Theurer博士和Gilad Gour教授的合作论文“Single-shot entanglement manipulation of states and channels revisited”中给出了准确解答，该工作被量子信息最具影响力的国际会议QIP2024接收并进行了正式汇报。通过引入量子纠缠态转换误差的全新度量方式以及量子信息熵的二阶估计分析，该工作对量子纠缠资源的转化问题给出了解析公式和精准刻画，充分展现了同一个问题在不同的误差度量下存在非常不同的表现。通过重新设计度量标准，可以对看似复杂的问题进行大量简化，进而实现对原问题更准确和深入的分析。该研究思路有望进一步拓展到其他关键量子资源的分析中，帮助提高量子资源在各场景下的使用效率、克服噪声瓶颈，进而加快量子优势的实用化落地。