陳根:量子糾纏純化效率提高6000倍,量子網絡的重要一步_風聞
陈根-知名科技作家为你解读科技与生活的方方面面。2021-01-14 11:18
文/陳根
以量子信息科學為代表的量子科技不斷進步,形成了新的科學前沿。其中,量子網絡被認為具有廣闊的應用前景,因而成為量子信息領域最重要的長遠目標之一。
量子網絡的發展可以粗略地分為量子密鑰網絡、量子存儲網絡以及量子計算網絡三個階段。目前的科技仍處於最初級的量子密鑰網絡階段,即只能實現網絡中兩個節點間較短距離的點對點密鑰分發。
**而量子存儲網絡則是每個節點中都有量子存儲器作為可利用的資源,****比如,**用來解決遠距離量子通信的量子中繼方案。量子中繼是在噪聲信道中實現長距離量子通信的重要途徑,而量子糾纏純化是量子中繼中的關鍵操作,可以從兩份糾纏度較低的糾纏態中提煉出一份糾纏度較高的糾纏態。
近日,來自中國科大的消息顯示,中國科大研究組與南京郵電大學的研究人員聯合,利用高品質的超糾纏源,首次實現了11公里的遠距離量子糾纏純化,純化效率比此前國際最好水平提升了6000多倍,在量子通信和量子網絡的研究中取得了重要進展。
具體來説,研究團隊製備出偏振和路徑分別處於糾纏態的超糾纏光子對,並在11公里長的多芯光纖裏進行糾纏分發,然後進行量子糾纏純化操作。結果表明,分發後的偏振糾纏和路徑糾纏初始保真度均為約0.665時,純化得到的糾纏態保真度可以提升到0.774。
而初始保真度均為約0.771時,純化後的保真度則可提升到0.887。他們還首次將糾纏純化用於量子密鑰分發,純化前糾纏態的糾纏度太低,產生的有效密鑰率為0,而經過純化後,有效密鑰率則提升到0.371。
其研究成果已於近日發表在期刊《物理評論快報》上。這也是量子信息科學的發展道路上重要一步。