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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【新華網(wǎng)】中奧學(xué)者研究量子通信獲重要進(jìn)展:首次實(shí)現(xiàn)高保真度32維量子糾纏態(tài)

2020-09-07 新華網(wǎng) 徐海濤
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語音播報(bào)

  記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)近期在高維量子通信研究中取得重要進(jìn)展,團(tuán)隊(duì)中的李傳鋒、柳必恒研究組與奧地利科學(xué)院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作,首次實(shí)現(xiàn)了高保真度的32維量子糾纏態(tài)。

  相比0和1的2維系統(tǒng),高維量子糾纏態(tài)在信道容量上有著巨大優(yōu)勢。然而要實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)勢,必須要實(shí)現(xiàn)高保真度高維量子糾纏態(tài)的制備、傳輸與測量。此前人們廣泛采用軌道角動(dòng)量、時(shí)間或頻率自由度進(jìn)行編碼,但還沒能很好地解決高維量子糾纏態(tài)的制備、傳輸與測量問題。

  李傳鋒、柳必恒等人另辟蹊徑,2016年以來采用光子的路徑自由度編碼并取得一系列前沿突破。比如近期采用商用多芯光纖解決高維糾纏的傳輸問題,實(shí)現(xiàn)了4維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸。

  但隨著維度數(shù)的增加,量子系統(tǒng)的復(fù)雜度及操控與測量難度都急劇提高。“1個(gè)比特可以攜帶2維信息,5個(gè)比特就可以攜帶2的5次方——也就是32維的信息。信道的容量暴增,但信息準(zhǔn)確率卻更難保證了,失真率大大增加。”李傳鋒說。

  為解決這些問題,近期李傳鋒、柳必恒研究組在實(shí)驗(yàn)上設(shè)計(jì)出緊湊的光學(xué)分束器來實(shí)現(xiàn)分束與合束,并采用空間光調(diào)制器精確地對每一束光進(jìn)行強(qiáng)度和相位調(diào)制。他們與奧地利科學(xué)院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作,理論上給出了一種高效的高維糾纏態(tài)認(rèn)證方法。對于一個(gè)32維的糾纏態(tài),完整的量子態(tài)層析技術(shù)需要進(jìn)行100萬次測量才能確定量子態(tài)的信息,這種新方法只需要1000次測量即可完成。

  通過實(shí)驗(yàn),研究組實(shí)現(xiàn)了32維的量子糾纏態(tài),并測定其保真度為0.933。在保持高保真度的情況下,創(chuàng)造了量子糾纏態(tài)的維度數(shù)新世界紀(jì)錄。國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報(bào)》日前發(fā)表了該成果。

  李傳鋒介紹,這個(gè)研究進(jìn)展顯著提高了量子通信的信道容量,同時(shí)為研究高維系統(tǒng)下的量子物理基本問題打下重要基礎(chǔ)。

打印 責(zé)任編輯:董凱悅

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