科學家發現提升量子糾纏容量和量子關聯度新方法—新聞—科學網

2020-11-26 科學網

 

華東師範大學教授荊傑泰團隊在量子通信以及量子精密測量領域連續取得重要進展，相繼發現大幅提升量子糾纏容量和量子關聯度的新方法，兩項相關研究成果均於近日發表於《物理評論快報》。

近年來，量子通信領域發展迅速，而量子糾纏是量子通信中非常重要的量子資源。提高量子通信體系中的糾纏容量對於增加量子通信的信道容量至關重要。復用是提高經典通信系統信息承載能力的重要手段，而光學軌道角動量作為一個重要的物理量，引起了廣泛的研究興趣。研究人員把復用的概念和光學軌道角動量自由度相結合，並應用於連續變量糾纏體系，從而提出並實驗實現了一種通過復用光學軌道角動量的不同模式來大幅度增加連續變量量子通信體系糾纏容量的方案。

在實驗中，該團隊利用熱銣原子系綜中的四波混頻過程確定性地產生了13對兩兩糾纏的拉蓋爾高斯模式。同時還發展了相應的量子糾纏探測方案，並驗證了這些對應模式之間的量子糾纏特性。荊傑泰表示，該工作為連續變量量子通信研究提供了一個嶄新的研究平臺和思路。

量子壓縮是一種非常重要的非經典效應，它與量子物理中的「不確定性原理」密切相關，因此對於量子物理的基礎研究具有重要的科學價值。同時量子壓縮又可以大幅降低系統的量子噪聲，從而顯著提高系統的信噪比和靈敏度，因此它又在量子精密測量當中具有重要的應用價值。

該團隊在實驗上利用幹涉效應，在連續變量量子體系中實現了兩光束間以量子壓縮表徵的量子關聯度的增強。研究人員發現，在相同實驗條件下，相敏放大器產生的關聯光束的量子壓縮度要顯著優於非相敏放大器，並且成功突破了10dB。研究結果表明相敏放大器中的量子壓縮增強來源於其內在的幹涉本質。荊傑泰表示，該工作是一種新的增強量子壓縮度的有效方法，因此在提高量子測量精度方面具有潛在的應用價值。

相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.070506

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.113602

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