中國科大高維量子通信重要進展：實現(xiàn)高效高維量子隱形傳態(tài)

　　高效高維量子隱形傳態(tài)的實現(xiàn)為構建高效高維量子網(wǎng)絡打下堅實的基礎。

　　來自中國科大的消息顯示，中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恒研究組利用六光子系統(tǒng)實驗實現(xiàn)了高效的高維量子隱形傳態(tài)，在高維量子通信研究中取得重要進展。

　　據(jù)了解，量子隱形傳態(tài)是建立遠距離量子網(wǎng)絡的關鍵技術之一。相比二維系統(tǒng)，高維量子網(wǎng)絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優(yōu)點。

　　為了實現(xiàn)高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問題，制備出了高保真度的三維糾纏態(tài)；解決路徑維度擴展問題，實現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài)；解決路徑自由度的傳輸問題，實現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸?shù)取?/p>

　　2017年起，研究組開始了高維量子隱形傳態(tài)的實驗研究。理論研究表明，在線性光學體系中，必須采用輔助粒子才能實現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)。

　　為實現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對就可以高效的實現(xiàn)d維量子隱形傳態(tài)，從而解決了資源消耗問題；實驗上利用主動反饋技術實現(xiàn)路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時內(nèi)保持在0.98的水平，從而利用六光子系統(tǒng)實現(xiàn)了三維的量子隱形傳態(tài)。研究結果顯示，量子隱形傳態(tài)保真度達到0.596，以7個標準差超過了經(jīng)典極限值1/3，證實了三維量子隱形傳態(tài)過程的量子特性。

　　據(jù)了解，中國科大首次實現(xiàn)高維度量子隱形傳態(tài)是在2019年8月15日，由中國科大潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等和奧地利維也納大學塞林格小組合作，在國際上首次成功實現(xiàn)高維度量子體系的隱形傳態(tài)。這是自1997年實現(xiàn)二維量子隱形傳態(tài)實驗以來，科學家第一次在理論和實驗上把量子隱形傳態(tài)擴展到任意維度，為復雜量子系統(tǒng)的完整態(tài)傳輸以及發(fā)展高效量子網(wǎng)絡奠定了堅實的科學基礎。

　　當時，審稿人指出：“高維量子隱形傳態(tài)是量子通信領域的一個長期存在的挑戰(zhàn)”；“解決這個挑戰(zhàn)將開啟量子力學基礎檢驗和量子技術的激動人心的新應用”；“這是一個非常英雄式的努力”(a pretty heroic effort)；“這明顯是量子通信領域的一個里程碑”。

　　此外，美國物理學會Physics雜志對該工作總結稱，這首次實現(xiàn)三維量子態(tài)隱形傳態(tài)實驗為傳輸粒子的完整量子態(tài)鋪平了道路。（余予）

　　轉自：C114通信網(wǎng)

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