中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、柳必恒研究組近期利用6光子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高效的高維量子隱形傳態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，量子干涉可見度在45小時(shí)內(nèi)保持在98%，高維量子隱形傳態(tài)保真度達(dá)59.6%，為構(gòu)建高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該成果日前發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

量子隱形傳態(tài)是指利用“量子糾纏”技術(shù)，借助衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)等信道，將量子態(tài)所攜帶的量子信息傳輸?shù)竭b遠(yuǎn)地點(diǎn)，而不用傳送物質(zhì)本身，是建立遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比二維系統(tǒng)，高維量子網(wǎng)絡(luò)具有更高的信道容量、更高的安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)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，解決路徑比特相干性問題，制備出高保真度的三維糾纏態(tài);解決路徑維度擴(kuò)展問題，實(shí)現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài);解決路徑自由度傳輸問題，實(shí)現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸?shù)取?017年起，他們將目標(biāo)瞄準(zhǔn)高維量子隱形傳態(tài)。

理論研究表明，在線性光學(xué)體系中，必須采用輔助粒子才能實(shí)現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)。該研究組巧妙地提出糾纏輔助方式，利用log2d-1個(gè)輔助糾纏光子對(duì)，就可高效實(shí)現(xiàn)d維量子隱形傳態(tài)，從而解決了資源消耗問題;利用主動(dòng)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時(shí)內(nèi)保持在98%，從而利用6光子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維量子隱形傳態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，量子隱形傳態(tài)保真度達(dá)59.6%，以7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差超過了經(jīng)典極限值1/3，證實(shí)了三維量子隱形傳態(tài)過程的量子特性。(常河 桂運(yùn)安)