我国科学家实现高效的高维量子隐形传态

记者从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组近期利用 6 光子系统,实现了高效的高维量子隐形传态。实验结果表明,量子干涉可见度在 45 小时内保持在 98%,高维量子隐形传态保真度达 59.6%,为构建高效的高维量子网络打下坚实基础。研究成果日前发表在《物理评论快报》上。

量子隐形传态是指利用 ” 量子纠缠 ” 技术,借助卫星网络、光纤网络等信道,将量子态所携带的量子信息传输到遥远地点,而不用传送物质本身,是建立远距离量子网络的关键技术之一。相比二维系统,高维量子网络具有更高的信道容量、更高的安全性等诸多优点。

为了实现高维量子通信,李传锋、柳必恒等人从 2016 年开始采用光子的路径自由度编码,解决路径比特相干性问题,制备出高保真度的三维纠缠态;解决路径维度扩展问题,实现了 32 维量子纠缠态;解决路径自由度传输问题,实现了高维量子纠缠态在 11 公里光纤中的有效传输等。2017 年起,他们将目标瞄准高维量子隐形传态。

理论研究表明,在线性光学体系中,必须采用辅助粒子才能实现高维量子隐形传态。该研究组巧妙地提出纠缠辅助方式,利用 log2d-1 个辅助纠缠光子对,就可高效实现 d 维量子隐形传态,从而解决了资源消耗问题;利用主动反馈技术实现路径间的相位锁定,干涉可见度在 45 小时内保持在 98%,从而利用 6 光子系统实现三维量子隐形传态。实验结果表明,量子隐形传态保真度达 59.6%,以 7 个标准差超过了经典极限值 1/3,证实了三维量子隐形传态过程的量子特性。

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