中科大的量子通信，中科大高维量子通信重要进展：量子隐形传态

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据中国科学技术大学官网消息，中国科学技术大学郭光灿院士团队在高维量子通信研究方面取得重要进展。李传峰、刘必恒课题组利用六光子系统实验，实现了高效的高维量子隐形传态。

该成果于2020年12月2日发表在国际知名期刊Physical Review Letters上。IT之家了解到，量子隐形传态是建立远距离量子网络的关键技术之一。

与二维系统相比，高维量子网络具有信道容量更大、安全性更高等优点，受到了广泛关注。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。

为实现高维量子通信，李传峰、刘必恒等人于2016年开始使用光子路径自由度编码解决路径比特的相干性问题[PRL 117, 220402(2016)]，并制备了高维量子通信-保真度3D 纠缠态[PRL 117, 170403 (2016)]；解决路径维数扩展问题，实现32维量子纠缠态[PRL 125, 080503 (2020)]；解决了路径自由度的传输问题，实现了高维量子纠缠态在11公里光纤中的高效传输[Optica 7, 738(2020)]等，课题组已启动高维量子纠缠态的实验研究自2017年以来的隐形传态。然而，理论研究表明，在线性光学系统中，必须使用辅助粒子来实现高维量子隐形传态。

为了实现高维量子隐形传态，研究团队首先巧妙地提出了纠缠辅助的方法，利用log2d-1个辅助纠缠光子对高效实现d维量子隐形传态，从而解决了资源消耗问题。然后，利用主动反馈技术实现了实验中路径间的锁相，45小时内干涉能见度保持在0.98水平，从而实现了利用六光子系统的三维量子隐形传态。

研究团队对三维量子隐形传态过程进行过程层析成像，保真度达到0.596，以7个标准差超过经典极限值1/3，证实了三维量子隐形传态过程的量子特性。高效高维量子隐形传态的实现为构建高效高维量子网络奠定了坚实的基础。

文章的共同第一作者是中国科学院量子信息重点实验室特聘副研究员胡晓敏和张超。该研究得到了科技部、国家基金委、中国科学院和安徽省的支持。

图纠缠辅助高维量子隐形传态示意图图2、三维量子隐形传态实验装置图。

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