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【中国科学报】高保真度32维量子纠缠态首次实现

2020-09-11 中国科学报 桂运安
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  近日,中国app大学郭光灿app团队在高维量子通信研究中取得重要娱乐,团队中的李传锋、柳必恒研究组与奥地利学者合作,首次实现高保真度32维量子纠缠态,创造世界最高水平,为进一步实现各种高维量子信息过程,以及研究高维系统的量子物理基本问题打下重要基础。该国际近日发表在《物理评论快报》。

  相比二维系统,高维量子纠缠态在信道容量上有巨大优势。然而,要展示这一优势必须实现高保真度、高维量子纠缠态的制备、传输与测量。此前在光学系统中,人们广泛采用光子的轨道角动量、时间或频率自由度进行编码,但还没有一个系统能够很好地同时解决高维量子纠缠态的制备、传输与测量的难题。

  李传锋、柳必恒等人另辟蹊径,于2016年开始采用光子的路径自由度进行编码,并取得一系列国际。例如,解决路径比特的相干性问题,制备出高保真度的三维纠缠态,演示超越二维信道容量极限的量子密集编码等。他们最近还采用商用多芯光纤解决高维纠缠的传输问题,实现了四维量子纠缠态在11公里光纤中的有效传输。

  然而,随着维度数的增加,量子系统的复杂度,以及操控与测量难度指数增加。为了解决维度扩展问题,研究组在实验上设计出紧凑的光学分束器来实现光学分束与合束,并采用空间光调制器精确地对每一束光进行强度和相位调制。研究组还与奥地利研究人员合作,理论上给出了一种高效的高维纠缠态的认证方法。对一个32维纠缠态而言,完整的量子态层析技术需要进行100万次测量才能确定量子态的信息,而该方法只需要1000次测量即可完成。最终,研究组在实验上实现32维量子纠缠态,并测定其保真度为0.933。

  (原载于《中国科学报》 2020-09-11 第1版 要闻)
打印 责任编辑:侯茜
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