創(chuàng)新！中外科學(xué)家合作實(shí)現(xiàn)高維度量子隱形傳態(tài)

記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉小組與奧地利維也納大學(xué)塞林格小組合作，在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)高維度量子體系的隱形傳態(tài)。這是自1997年實(shí)現(xiàn)二維量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)以來，科學(xué)家第一次在理論和實(shí)驗(yàn)上把量子隱形傳態(tài)擴(kuò)展到任意維度，為復(fù)雜量子系統(tǒng)的完整態(tài)傳輸以及發(fā)展高效量子網(wǎng)絡(luò)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。研究論文以編輯推薦的形式于近日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

量子隱形傳態(tài)能夠借助量子糾纏將未知的量子態(tài)傳輸?shù)竭b遠(yuǎn)地點(diǎn)，而不用傳送物質(zhì)本身，是遠(yuǎn)距離量子通信和分布式量子計(jì)算的核心功能單元。迄今為止，所有的量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)都局限于量子態(tài)的二維子空間。高維量子態(tài)的隱形傳態(tài)作為完整傳輸一個(gè)量子系統(tǒng)的最后一個(gè)待解決挑戰(zhàn)，由于其可行性理論方案和實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的雙重困難，一直懸而未決，這也是量子信息技術(shù)的無人區(qū)。

解決這個(gè)關(guān)鍵問題需要理論和實(shí)驗(yàn)的同步創(chuàng)新。在理論上，科研人員首次提出了光子體系中可擴(kuò)展至任意維度的貝爾態(tài)測(cè)量和量子隱形傳態(tài)方案;在實(shí)驗(yàn)上，他們引入一個(gè)額外輔助光子，發(fā)展了高穩(wěn)定性多通道路徑干涉技術(shù)，開創(chuàng)了多光子多維度相互作用的實(shí)驗(yàn)先河，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了高維度量子隱形傳態(tài)。該實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了三維量子態(tài)的全部12個(gè)無偏基矢，測(cè)量了高維量子隱形傳態(tài)保真度為75%，以25個(gè)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差超出了經(jīng)典界限，嚴(yán)格證明了該過程的非經(jīng)典性以及高維特性。

美國(guó)物理學(xué)會(huì)《物理》雜志指出：“這首次實(shí)現(xiàn)三維量子態(tài)隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)為傳輸粒子的完整量子態(tài)鋪平了道路。”(記者吳長(zhǎng)鋒)

關(guān)鍵詞： 量子隱形傳態(tài)