中國科大實現高效的高維量子隱形傳態－Ken641228的部落格

量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點，受到人們的廣泛關註。如何實現高效的高維量子隱形傳態，從而實現高效的高維量子網絡是當前量子信息領域的研究熱點之一。

為瞭實現高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決瞭路徑比特的相幹性問題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出瞭高保真度的三維糾纏態[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴展問題，實現瞭32維量子糾纏態[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問題，實現瞭高維量子糾纏態在11公裡光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開始瞭高維量子隱形傳態的實驗研究。然而理論研究表明，在線性光學體系中，必須采用輔助粒子才能實現高維量子隱形傳態。

為瞭實現高維量子隱形傳態，研究組首先巧妙的提出瞭糾纏輔助的方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對就可以高效的實現d維的量子隱形傳態，從而解決瞭資源消耗問題。然後實驗上利用主動反饋技術實現路徑間的相位鎖定，幹涉可見度在45小時內保持在0.98的水平，從而利用六光子系統實現瞭三維的量子隱形傳態。研究組對三維量子隱形傳態過程做瞭過程層析，保真度達到0.596，以7個標準差超過瞭經典極限值1/3，證實瞭三維量子隱形傳態過程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態的實現為構建高效的高維量子網絡打下堅實的基礎。

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和張超。本研究得到科技部、國傢基金委、中國科學院、安徽省的支持。