高保真度32维量子纠缠态首次实现

高保真32维量子纠缠态的首次实现

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本报合肥9月8日电(记者昌河)记者从中国科技大学了解到,该校郭广灿院士团队在高维量子通信研究方面取得了重要进展。该团队的李传峰、刘课题组与奥地利的马库斯·休伯教授课题组合作,首次实现了高保真度的32维量子纠缠态。这一成果为进一步实现各种高维量子信息过程和研究高维系统中量子物理的基本问题奠定了重要基础。

据报道,这一成果已于8月28日发表在国际知名杂志《物理评论快报》上。本文作者是中国科学院量子信息重点实验室特别助理研究员胡博士和博士生邢。

与二维系统相比,高维量子纠缠态在信道容量方面具有很大优势。然而,为了显示这一优势,我们必须实现高保真、高维量子纠缠态的制备、传输和测量。以前,人们广泛使用光子的轨道角动量、时间或频率自由度在光学系统中进行编码,但是没有一个系统能够同时解决高维量子纠缠态的制备、传输和测量的困难。

李传峰、刘、等人采取了不同的方法,于2016年开始对光子进行编码,并取得了一系列成果。该研究团队还与奥地利马库斯·休伯教授的研究团队合作,从理论上给出了一种高效的高维纠缠态认证方法。

“对于一个32维的纠缠态,完整的量子态色谱技术需要一百万次测量来确定量子态的信息,而这种方法只需要一千次测量。”李传峰说,研究小组最终通过实验实现了32维量子纠缠态,测量其保真度为0.933。32维纠缠态维度创造了世界最高水平。