该工作中我们区分了两个概念。把不同测量导致关联系统不同塌缩的现象称为量子导引，而把能确定展现这种量子导引现象的量子态的量子关联称为 EPR导引。我们发现量子导引是不能克隆的，除非该量子态是非量子失协态。而EPR导引可以部分地克隆，这改变了以往一些量子方案的设置。

工作原文 http://cpl.iphy.ac.cn/10.1088/0256-307X/39/7/070302

Physics World报道 https://physicsworld.com/a/cloning-quantum-steering-is-a-no-go/

------报道中文翻译-----

克隆量子导引不可能

量子导引，是一种与量子纠缠相似，新奇的非定域现象，它不能利用被导引系统和额外系统之间的联合操作完美地复制。这种新的不可克隆定理，是由中国的研究者提出的，这源于共享量子态的一方不信任量子源的情况。这个结果不仅对于基础物理重要，还有在量子密码和量子计算中的应用。

       传统计算机将信息存储为比特，它有1和0两个值。量子计算机则不同，它将信息存储在二态的量子系统中，例如光子的水平和竖直极化或者电子的自旋上和自旋下。这些量子比特的状态不再限制为0和1；它们可以处于中间状态，也就是叠加态。但是，一个量子系统的状态是不能完全确定的，这意味着完美复制一个量子比特的状态是被禁止的。这被称为不可克隆定理，这构成了量子密码的基础。

       另一个重要的原理是，两个或多个量子比特可以变得纠缠，这使得它们具有比经典物理所允许的更为紧密的关系。当两个量子比特是纠缠的，测量它们之中一个的态可以自动地告诉我们第二个的态，无论它们相距多远。例如，如果你知道一个粒子的自旋，你可以确定另一个的自旋。

       阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)发现纠缠的概念是令人困扰的，因为它意味着纠缠粒子可以以一种非定域的方式影响另一个的态，这被他称为“鬼魅般的超距作用”。在1935年发表的一篇文章中，他和同事鲍里斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)和内森·罗森(Nathan Rosen)反对这种非定域性，这后来被称为EPR佯谬。后来的研究表明他们的论点不正确： 2022年的诺贝尔物理学奖被授予了三位实验家，他们在已故理论家约翰·斯图尔特·贝尔(John Stewart Bell)的工作基础上，证明了纠缠(因而非定域性)确实是我们物理世界的一部分。

导引不可克隆原理

然而，量子纠缠并不是量子理论中非定域性的唯一形式。由薛定谔提出作为EPR悖论的推广的量子导引是另一种形式。在量子纠缠中，参与量子任务的双方(一般称为Alice和Bob)都信任制备各自状态的量子源。而量子导引中引入了不对称性，其中只有一方（例如 Alice）信任量子源。这使得Alice可以导引由Bob观测的粒子的状态，这意味着她对自己部分的测量会以一种无法用经典解释的方式影响Bob的一半。

这项新工作所提出的“导引不可克隆原理”为这种形式的非定域性增添了新的理解。“原始的不可克隆原理表明，没有物理操作可以完美地复制一个未知量子态”，领导一个来自天津大学物理系和南开大学陈省身数学所的团队的张福林解释，“我们的研究表明，一个已知态中的量子导引是不能完美复制的，如果这个态‘太量子’”。

       这些研究者还发现与量子导引紧密相关的一类量子关联，EPR导引，是可以部分克隆的。EPR导引存在于那些可以确定性地展示量子导引的态中，即使观测被导引态的观测者不信任测量者。这可以看成是一种比量子导引更强的量子性质，张解释道。“在Alice和Bob 的量子信息任务中，如果该任务被第三方Charlie利用一个克隆机攻击。我们的结果对Alice和Bob之间的EPR导引提供了一个阈值，用于排除Alice和Charlie之间EPR导引”，他向Physics World解释。

       “量子导引的不可克隆来自量子叠加性，就像原始的不可克隆和不可能定理一样，”他补充道，“我们的证明利用了不可广播定理，这是不可克隆定理在（复合系统）混态情况的推广。”

       这些研究者目前在研究“量子性”的程度如何影响不可能定理。“我们正在量子克隆的框架下，研究多个观测者分享非定域性和其它形式的量子信息的方案”，张解释道。“分享非定域性和信息是量子信息科学的基本问题。”

       该工作的细节见《中国物理快报》。

 该报道的作者Isabelle Dumé是Physics World的特约编辑（contributing editor）。