科學網—構建多通道復用的全光量子隱形傳態協議

2020-11-26 科學網
華東師範大學
構建多通道復用的全光量子隱形傳態協議

 

本報訊（記者黃辛）華東師範大學物理與電子科學學院精密光譜科學與技術國家重點實驗室荊傑泰團隊利用光學軌道角動量復用的連續變量糾纏源，在國際上首次成功構建了多通道復用的全光量子隱形傳態協議，為發展高容量連續變量量子信息協議奠定了重要的科學基礎。該成果近日發表於《自然—通訊》。

在量子信息科學中，量子隱形傳態是最為重要和極具吸引力的協議之一，利用該協議可以實現對未知量子態無實體的高保真異地傳輸。量子隱形傳態的概念自1993年提出以來，受到了全球眾多科學家的廣泛關注，並在實驗和理論方面取得極大的進展。

在這項研究中，該團隊利用原子系綜四波混頻過程製備了多通道光學軌道角動量復用的連續變量糾纏源，並分發到參與量子隱形傳態協議的發送方（Alice）以及接收方（Bob）。Alice利用一個高增益光學參量放大器，把待傳輸態與其所擁有的量子糾纏資源進行模式匹配的參量放大，並將放大後的光學輸出無測量地通過一個全光通道傳輸給Bob。Bob在收到全光信號之後，利用一個線性光學分束器，將其與自身所擁有的量子糾纏資源進行相干操控，從而實現待傳態的高保真復現。研究人員通過利用光學軌道角動量模式對待傳態進行編碼，實現了九通道量子隱形傳態保真度對經典極限的突破，從而實驗演示了單一體系中九個量子隱形傳態通道的同時構建。

為了在實驗中演示這一全光體系所具有的量子隱形傳態並行處理能力，研究人員在輸入端用光學軌道角動量同時編碼了兩個模式獨立且正交的待傳態，利用構建的全光量子隱形傳態體系，在輸出端實現了這兩個待傳態突破經典極限的高保真復現，展示了該體系在信息容量提升方面的獨特優勢。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-17616-4

《中國科學報》 (2020-09-11 第4版 綜合)

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