9月8日,記者從中國(guó)科技大學(xué)獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在高維量子通信研究中取得重要進(jìn)展,該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、柳必恒研究組與奧地利馬庫(kù)斯·胡貝教授研究組合作,首次實(shí)現(xiàn)了高保真度32維量子糾纏態(tài)。本成果為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)各種高維量子信息過(guò)程和研究高維系統(tǒng)的量子物理基本問(wèn)題打下重要基礎(chǔ)。

據(jù)悉,該成果8月28日發(fā)表在國(guó)際知名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。文章共同第一作者為中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特任副研究員胡曉敏博士和博士研究生邢文博。

相比二維系統(tǒng),高維量子糾纏態(tài)在信道容量上有著巨大的優(yōu)勢(shì)。然而要展示這一優(yōu)勢(shì),必須要實(shí)現(xiàn)高保真度高維量子糾纏態(tài)的制備、傳輸與測(cè)量。此前在光學(xué)系統(tǒng)中人們廣泛采用光子的軌道角動(dòng)量、時(shí)間或頻率自由度進(jìn)行編碼,但還沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)能夠同時(shí)很好地解決高維量子糾纏態(tài)的制備、傳輸與測(cè)量的困難。

李傳鋒、柳必恒等人另辟蹊徑,于2016年開(kāi)始采用光子的路徑自由度進(jìn)行編碼,并取得一系列成果。研究組還與奧地利馬庫(kù)斯·胡貝教授研究組合作,理論上給出了一種高效的高維糾纏態(tài)的認(rèn)證方法。

“對(duì)一個(gè)32維糾纏態(tài)而言,完整的量子態(tài)層析技術(shù)需要進(jìn)行一百萬(wàn)次測(cè)量才能確定量子態(tài)的信息,而該方法只需要一千次測(cè)量即可完成。”李傳鋒介紹說(shuō),最終研究組在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài),并測(cè)定其保真度為0.933。32維的高維糾纏態(tài)維度數(shù)創(chuàng)造了當(dāng)前世界最高水平。(記者 常河)