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我科學家實現高效的高維量子隱形傳態

發布時間:2020-12-21  來源:科技日報

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  最新發現與創新

  科技日報合肥12月20日電 (記者吳長鋒 通訊員桂運安)記者從中國科學技術大學獲悉,該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恒研究組近期利用6光子系統,實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明,量子干涉可見度在45小時內保持在98%,高維量子隱形傳態保真度達59.6%,為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。研究成果日前發表在《物理評論快報》上。

  量子隱形傳態是指利用“量子糾纏”技術,借助衛星網絡、光纖網絡等信道,將量子態所攜帶的量子信息傳輸到遙遠地點,而不用傳送物質本身,是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統,高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等諸多優點。

  為了實現高維量子通信,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,解決路徑比特相干性問題,制備出高保真度的三維糾纏態;解決路徑維度擴展問題,實現了32維量子糾纏態;解決路徑自由度傳輸問題,實現了高維量子糾纏態在11公里光纖中的有效傳輸等。2017年起,他們將目標瞄準高維量子隱形傳態。

  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高維量子隱形傳態。該研究組巧妙地提出糾纏輔助方式,利用log2d-1個輔助糾纏光子對,就可高效實現d維量子隱形傳態,從而解決了資源消耗問題;利用主動反饋技術實現路徑間的相位鎖定,干涉可見度在45小時內保持在98%,從而利用6光子系統實現三維量子隱形傳態。實驗結果表明,量子隱形傳態保真度達59.6%,以7個標準差超過了經典極限值1/3,證實了三維量子隱形傳態過程的量子特性。

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