高保真度32維量子糾纏態首次實現

記者從中國科技大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利馬庫斯·胡貝教授研究組合作，首次實現了高保真度32維量子糾纏態。本成果為進一步實現各種高維量子信息過程和研究高維繫統的量子物理基本問題打下重要基礎。

據悉，該成果8月28日發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。文章共同第一作者為中科院量子信息重點實驗室特任副研究員胡曉敏博士和博士研究生邢文博。

相比二維繫統，高維量子糾纏態在信道容量上有着巨大的優勢。然而要展示這一優勢，必須要實現高保真度高維量子糾纏態的製備、傳輸與測量。此前在光學系統中人們廣泛採用光子的軌道角動量、時間或頻率自由度進行編碼，但還沒有一個系統能夠同時很好地解決高維量子糾纏態的製備、傳輸與測量的困難。

李傳鋒、柳必恆等人另闢蹊徑，於2016年開始採用光子的路徑自由度進行編碼，並取得一系列成果。研究組還與奧地利馬庫斯·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的認證方法。

“對一個32維糾纏態而言，完整的量子態層析技術需要進行一百萬次測量才能確定量子態的信息，而該方法只需要一千次測量即可完成。”李傳鋒介紹説，最終研究組在實驗上實現了32維量子糾纏態，並測定其保真度為0.933。32維的高維糾纏態維度數創造了當前世界最高水平。