几乎所有量子信息应用(例如计算和通信)的基础都依赖于叠加和纠缠的量子特性。

量子计算机有望执行当今传统计算机无法处理的复杂计算，而量子计算机中叠加和纠缠是相辅相成的。叠加允许物理系统(如粒子)同时处于多种状态，而纠缠则将粒子连接起来，使它们形成不可分割的状态，即使它们相隔很远。

罗德岛大学物理学助理教授葛文超表示：“它们是量子力学的基本属性，是许多应用的决定性属性。如果没有叠加和纠缠，就不会存在量子增强应用。”葛文超的理论研究探索了量子力学的基本问题。

在最近的理论研究中，葛教授与德克萨斯农工大学量子科学与工程研究所的同事 Jiru Liu 和 M. Suhail Zubairy 一起探索了两种量子物理学基本资源之间的关系。

他们建立了一种量化这两种特性的单一方法，定义了每种特性的数学描述。他们的论文《高斯态的经典-非经典极性》发表在《物理评论快报》上。

葛教授说：“这从理论上证明了叠加和纠缠这两个性质可以定量互换。我们的工作发现了一大类量子态中这两个基本量子效应之间的重要定量关系。这项工作为量化这些量子信息处理资源开辟了新的研究方向。”

量化属性的能力使得这两种资源可以从一种状态转换为另一种状态。“在量子力学中，有时一种资源可能难以制备，”葛说。“如果你有另一种类型的资源，你就可以在这两种资源之间进行转换。”

在量子力学领域，人们对非经典资源的理解和应用很感兴趣——这些资源没有经典对应物，例如处于负概率状态的粒子。但葛教授表示，研究还未能对这两种特性做出令人满意的统一评估。

研究人员希望探索这两种量子特性之间的内在关系，它们决定了许多高级量子应用，如计算、通信和传感。为此，他们研究了高斯态，这是量子力学中的一大类状态，因其在量子信息实验中易于再现和操纵而闻名。