中国科大实现高效的高维量子隐形传态

中国科学技术大学郭光灿院士团队在高维量子通信研究中取得重要进展，该团队李传锋、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。该成果2020年12月2日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。

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，受到人们的广泛关注。如何实现高效的高维量子隐形传态，从而实现高效的高维量子网络是当前量子信息领域的研究热点之一。

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[PRL 117, 220402 (2016)]，制备出了高保真度的三维纠缠态[PRL 117, 170403(2016)]；解决路径维度扩展问题，实现了32维量子纠缠态[PRL 125, 080503 (2020)]；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[Optica 7, 738 (2020)]等。研究组从2017年起开始了高维量子隐形传态的实验研究。然而理论研究表明，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。

为了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维的量子隐形传态，从而解决了资源消耗问题。然后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。研究组对三维量子隐形传态过程做了过程层析，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。高效的高维量子隐形传态的实现为构建高效的高维量子网络打下坚实的基础。

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图1.纠缠辅助的高维量子隐形传态示意图

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图2.三维量子隐形传态的实验装置图

文章共同第一作者为中科院量子信息重点实验室特任副研究员胡晓敏和张超。本研究得到科技部、国家基金委、中国科学院、安徽省的支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.230501

tassy	2020-12-21 01:02
巧妙的纠缠辅助

mang2004

2020-12-21 03:06

Experimental High-Dimensional Quantum Teleportation

ABSTRACT
Quantum teleportation provides a way to transmit unknown quantum states from one location to another. In the quantum world, multilevel systems which enable high-dimensional systems are more prevalent. Therefore, to completely rebuild the quantum states of a single particle remotely, one needs to teleport multilevel (high-dimensional) states. Here, we demonstrate the teleportation of high-dimensional states in a three-dimensional six-photon system. We exploit the spatial mode of a single photon as the high-dimensional system, use two auxiliary entangled photons to realize a deterministic three-dimensional Bell state measurement. The fidelity of teleportation process matrix is
F=0.596±0.037. Through this process matrix, we can prove that our teleportation is both nonclassical and genuine three dimensional. Our work paves the way to rebuild complex quantum systems remotely and to construct complex quantum networks.

tomryo	2020-12-21 07:05
中国科大实现高效的高维量子隐形传态

copland	2020-12-21 08:23
高维量子隐形传态

thorn12345	2020-12-21 08:30
实现高效的高维量子隐形传态

chorin	2020-12-21 08:47
中国科大实现高效的高维量子隐形传态

chenzkfirst	2020-12-21 08:51
新科技，消化消化。

wmh1985	2020-12-21 09:02
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，受到人们的广泛关注。如何实现高效的高维量子隐形传态，从而实现高效的高维量子网络是当前量子信息领域的研究热点之一。

james951	2020-12-21 09:17
巧妙的纠缠辅助

fcd515	2020-12-21 10:08
实现高效的高维量子隐形传态

bmw0501	2020-12-21 11:00
中国科大实现高效的高维量子隐形传态

ypqlaowu	2020-12-21 11:02
量子霸权。。。。 "FD~XSRL

叶枫521	2020-12-21 11:29
微观，高深，好好消化

gchen0331	2020-12-21 11:59
不懂，太高深了！

sbll	2020-12-21 12:05
中国科大实现高效的高维量子隐形传态

wangjin001x	2020-12-21 12:39
中国科大实现高效的高维量子隐形传态

退之先生	2020-12-21 13:59
这里的光子是特定波长还是有一个可以选择的波长范围呢？ VB%xV

zjj123zhang	2020-12-21 14:33
中国科大实现高效的高维量子隐形传态

apal0069	2020-12-21 15:35
进入了我的知识盲区

若失若得	2020-12-21 17:14
构建高效的高维量子网络未来可期

bairuizheng	2020-12-21 18:47
看看新闻

不懂想问	2020-12-21 20:36
中国科大实现高效的高维量子隐形传态

hchgh	2020-12-21 20:49
谢谢分享

谭健	2020-12-21 21:23
纠缠辅助

星空38	2020-12-21 23:46
利用六光子系统实验实现了高效的高维量子隐形传态

星空38	2020-12-22 00:13
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，受到人们的广泛关注

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