中奧學者研究量子通信獲重要進展首次實現高保真度32維量子糾纏態

2020-09-06 15:03:41

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據新華社合肥9月5日電（記者徐海濤）記者從中國科學技術大學獲悉，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，首次實現了高保真度的32維量子糾纏態。

相比0和1的2維系統，高維量子糾纏態在信道容量上有著巨大優勢。然而要實現這一優勢，必須要實現高保真度高維量子糾纏態的制備、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。

但隨著維度數的增加，量子系統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計出緊湊的光學分束器來實現分束與合束，并采用空間光調制器精確地對每一束光進行強度和相位調制。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認證方法。對于一個32維的糾纏態，完整的量子態層析技術需要進行100萬次測量才能確定量子態的信息，這種新方法只需要1000次測量即可完成。

通過實驗，研究組實現了32維的量子糾纏態，并測定其保真度為0.933。在保持高保真度的情況下，創造了量子糾纏態的維度數新世界紀錄。

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