中奧學者研究量子通信獲重要進展首次實現(xiàn)高保真度32維量子糾纏態(tài)

2020-09-06 15:03:41

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供稿：網(wǎng)友

據(jù)新華社合肥9月5日電（記者徐海濤）記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校郭光燦院士團隊近期在高維量子通信研究中取得重要進展，團隊中的李傳鋒、柳必恒研究組與奧地利科學院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，首次實現(xiàn)了高保真度的32維量子糾纏態(tài)。

相比0和1的2維系統(tǒng)，高維量子糾纏態(tài)在信道容量上有著巨大優(yōu)勢。然而要實現(xiàn)這一優(yōu)勢，必須要實現(xiàn)高保真度高維量子糾纏態(tài)的制備、傳輸與測量。李傳鋒、柳必恒等人2016年以來采用光子的路徑自由度編碼并取得一系列前沿突破。

但隨著維度數(shù)的增加，量子系統(tǒng)的復雜度及操控與測量難度都急劇提高。為解決這些問題，近期李傳鋒、柳必恒研究組在實驗上設(shè)計出緊湊的光學分束器來實現(xiàn)分束與合束，并采用空間光調(diào)制器精確地對每一束光進行強度和相位調(diào)制。他們與奧地利科學院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，理論上給出了一種高效的高維糾纏態(tài)認證方法。對于一個32維的糾纏態(tài)，完整的量子態(tài)層析技術(shù)需要進行100萬次測量才能確定量子態(tài)的信息，這種新方法只需要1000次測量即可完成。

通過實驗，研究組實現(xiàn)了32維的量子糾纏態(tài)，并測定其保真度為0.933。在保持高保真度的情況下，創(chuàng)造了量子糾纏態(tài)的維度數(shù)新世界紀錄。

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