中国科大高维量子通信重要进展:实现高效高维量子隐形传态

标签:量子通信
分享到:

来自中国科大的消息显示,中国科大郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组利用六光子系统实验实现了高效的高维量子隐形传态,在高维量子通信研究中取得重要进展。

据了解,量子隐形传态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,解决了路径比特的相干性问题,制备出了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;解决路径自由度的传输问题,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,研究组开始了高维量子隐形传态的实验研究。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。

为实现高维量子隐形传态,研究组首先巧妙的提出了纠缠辅助的方式,利用log2d-1个辅助纠缠光子对就可以高效的实现d维量子隐形传态,从而解决了资源消耗问题;实验上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0.98的水平,从而利用六光子系统实现了三维的量子隐形传态。研究结果显示,量子隐形传态保真度达到0.596,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。

 

 

图1、纠缠辅助的高维量子隐形传态示意图(中国科大新闻网)

 

 

图2、三维量子隐形传态的实验装置图(中国科大新闻网)

据了解,中国科大首次实现高维度量子隐形传态是在2019年8月15日。中国科大潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等和奥地利维也纳大学塞林格小组合作,在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态。这是自1997年实现二维量子隐形传态实验以来,科学家第一次在理论和实验上把量子隐形传态扩展到任意维度,为复杂量子系统的完整态传输以及发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础。

针对这一成果,审稿人做出如下评价:

·高维量子隐形传态是量子通信领域的一个长期存在的挑战(the demonstration of higher dimensional teleportation has been a long-standing goal in the field of quantum communication);

·解决这个挑战将开启量子力学基础检验和量子技术的激动人心的新应用(Solving this outstanding experimental challenge would lead to exciting new applications for quantum technologies and fundamental tests of quantum mechanics);

·这是一个非常英雄式的努力(a pretty heroic effort);

·这明显是量子通信领域的一个里程碑”(it is certainly true that the work presented here represents a milestone for the field of quantum communication)。

此外,美国物理学会Physics杂志对该工作总结称,这首次实现三维量子态隐形传态实验为传输粒子的完整量子态铺平了道路。

继续阅读
量子芯片上场,光刻机跌落神坛?

英特尔创始人之一戈登·科曼(GordonKemen)在1965年发现的一个发展趋势,即单个处理芯片上可以容纳的晶体管数量每18-24个月就会翻倍,CPU的特性也会翻倍。

运营商两会通信保障:5G技术创新网络服务

全国“两会”期间,三大运营商高度重视,从网络、安全、服务三方面入手,力求“最高标准、最全覆盖、最严落实、最快响应”,建立了全面服务保障机制,全力以赴做好全国两会重大保障。在今年的两会保障中,运营商广泛运用基于5G技术的数字化创新和网络服务,保障全国两会开得更安全、服务更精准。

中国量子通信产业是如何发展的?

近一两年里,随着有关量子科技的报道越来越多地出现在眼前,我们恐怕再也不能仅仅停留在“遇事不决,量子力学”的认知水平了。

光子芯片可望为量子运算铺路加速发展

随著人工智能(AI)等技术飞速进步,过去以电子传输与处理数据的作法,逐渐面临了对运算资源及能耗的需求持续暴增所带来的艰钜挑战,在研究人员的努力下,近年来光子技术应用逐渐崭露头角。市场认为,光子技术的进展可望为量子运算铺路,AnalyticsInsight报导最近也列出了4家目前在光子芯片开发上表现不错的公司与研究机构。

量子通讯获重大进展:无人机组网成为可能,南大科研团队立功

量子计算、通讯、加密——这些技术名词听起来还很高大上,离进入平常百姓的生活还很远。

精彩活动