多自由度量子體系隱形傳態首次實現

2021-01-09 人民網

原標題：多自由度量子體系隱形傳態首次實現

記者3月5日從中國科學院獲悉，中國科學技術大學潘建偉院士及其同事陸朝陽、劉乃樂等組成的研究小組，在國際上首次成功實現了多自由度量子體系的隱形傳態。近日，《自然》雜誌以封面標題的形式發表了這一成果。

潘建偉小組選取單光子自旋和軌道角動量作為研究對象，創造性地發展了多項新穎的多粒子多自由度的糾纏操縱技術，巧妙地設計了利用單光子非破壞測量技術實現自旋和軌道角動量多自由度貝爾態測量的新方案。

研究人員成功製備了國際上最高亮度的自旋—軌道角動量超糾纏源、高效率的軌道角動量測量器件，突破了以往國際上只能操縱兩光子軌道角動量的局限，搭建了6光子11量子比特的自旋—軌道角動量糾纏實驗平臺，成功實現了多自由度量子體系的隱形傳態。

這是自1997年國際上首次實現單一自由度量子隱形傳態以來，科學家經過18年努力在量子信息實驗研究領域取得的又一重大突破，為發展可擴展的量子計算和量子網絡技術奠定了堅實的基礎。

《自然》邀請國際知名量子光學專家Wolfgang Tittel在同期的「新聞視角」欄目撰文評論稱：「該實驗實現為理解和展示量子物理的一個最深遠和最令人費解的預言邁出了重要的一步，並可以作為未來量子網絡的一個強大的基本單元。」

據了解，量子隱形傳態在概念上類似於科幻小說中的「星際旅行」，可以利用量子糾纏把量子態傳輸到遙遠地點，而無須傳輸載體本身。量子隱形傳態作為量子信息處理的基本單元，在量子通信和量子計算網絡中發揮著至關重要的作用。

1997年，國際上首次報導了單一自由度量子隱形傳態的實驗驗證，該工作隨後入選《自然》雜誌「百年物理學21篇經典論文」。然而，以往所有的實驗都只能傳輸單個自由度的量子狀態，而真正的量子物理體系自然地擁有多種自由度的性質。多自由度的量子隱形傳態作為發展可拓展量子計算和量子網絡技術的必經途徑，成為近20年來量子信息基礎研究領域的一個巨大挑戰。（丁佳）

《中國科學報》 (2015-03-09 第1版 要聞)

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