我科學家實現高效的高維量子隱形傳態

科技日報合肥12月20日電 （記者吳長鋒 通訊員桂運安）記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統，實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明，量子干涉可見度在45小時內保持在98%，高維量子隱形傳態保真度達59.6%，為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。研究成果日前發表在《物理評論快報》上。

量子隱形傳態是指利用“量子糾纏”技術，藉助衞星網絡、光纖網絡等信道，將量子態所攜帶的量子信息傳輸到遙遠地點，而不用傳送物質本身，是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維繫統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等諸多優點。

為了實現高維量子通信，李傳鋒、柳必恆等人從2016年開始採用光子的路徑自由度編碼，解決路徑比特相干性問題，製備出高保真度的三維糾纏態；解決路徑維度擴展問題，實現了32維量子糾纏態；解決路徑自由度傳輸問題，實現了高維量子糾纏態在11公里光纖中的有效傳輸等。2017年起，他們將目標瞄準高維量子隱形傳態。

理論研究表明，在線性光學體系中，必須採用輔助粒子才能實現高維量子隱形傳態。該研究組巧妙地提出糾纏輔助方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對，就可高效實現d維量子隱形傳態，從而解決了資源消耗問題；利用主動反饋技術實現路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時內保持在98%，從而利用6光子系統實現三維量子隱形傳態。實驗結果表明，量子隱形傳態保真度達59.6%，以7個標準差超過了經典極限值1/3，證實了三維量子隱形傳態過程的量子特性。