中科大高維量子通信進展:實現高效高維量子隱形傳態

2020-12-23 太平洋電腦網

　　高效高維量子隱形傳態的實現為構建高效高維量子網絡打下堅實的基礎。

　　來自中國科大的消息顯示，中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組利用六光子系統實驗實現了高效的高維量子隱形傳態，在高維量子通信研究中取得重要進展。

　　據了解，量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點。

　　為了實現高維量子通信，李傳鋒、柳必恆等人從2016年開始採用光子的路逕自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問題，製備出了高保真度的三維糾纏態；解決路徑維度擴展問題，實現了32維量子糾纏態；解決路逕自由度的傳輸問題，實現了高維量子糾纏態在11公裡光纖中的有效傳輸等。

　　2017年起，研究組開始了高維量子隱形傳態的實驗研究。理論研究表明，在線性光學體系中，必須採用輔助粒子才能實現高維量子隱形傳態。

　　為實現高維量子隱形傳態，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對就可以高效的實現d維量子隱形傳態，從而解決了資源消耗問題；實驗上利用主動反饋技術實現路徑間的相位鎖定，幹涉可見度在45小時內保持在0.98的水平，從而利用六光子系統實現了三維的量子隱形傳態。研究結果顯示，量子隱形傳態保真度達到0.596，以7個標準差超過了經典極限值1/3，證實了三維量子隱形傳態過程的量子特性。

　　圖1、糾纏輔助的高維量子隱形傳態示意圖（中國科大新聞網）

　　圖2、三維量子隱形傳態的實驗裝置圖（中國科大新聞網）

　　據了解，中國科大首次實現高維度量子隱形傳態是在2019年8月15日，由中國科大潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等和奧地利維也納大學塞林格小組合作，在國際上首次成功實現高維度量子體系的隱形傳態。這是自1997年實現二維量子隱形傳態實驗以來，科學家第一次在理論和實驗上把量子隱形傳態擴展到任意維度，為複雜量子系統的完整態傳輸以及發展高效量子網絡奠定了堅實的科學基礎。

　　當時，審稿人指出：「高維量子隱形傳態是量子通信領域的一個長期存在的挑戰」(the demonstration of higher dimensional teleportation has been a long-standing goal in the field of quantum communication)；「解決這個挑戰將開啟量子力學基礎檢驗和量子技術的激動人心的新應用」(Solving this outstanding experimental challenge would lead to exciting new applications for quantum technologies and fundamental tests of quantum mechanics)；「這是一個非常英雄式的努力」(a pretty heroic effort)；「這明顯是量子通信領域的一個裡程碑」(it is certainly true that the work presented here represents a milestone for the field of quantum communication)。

　　此外，美國物理學會Physics雜誌對該工作總結稱，這首次實現三維量子態隱形傳態實驗為傳輸粒子的完整量子態鋪平了道路。

　　附：原文連結

　　1.  https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.230501 （2020/12/18）

　　2. https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.123.070505 （2019/8/15）

　　【來源：C114通信網】【作者：餘予】

相關焦點

  • 重大進展!中科大實現高效的高維量子隱形傳態
    據中國科學技術大學官網發布，中科大郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恆研究組利用六光子系統實驗實現了高效的高維量子隱形傳態。該成果2020年12月2日發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。
  • 中國科大高維量子通信重要進展:實現高效高維量子隱形傳態
    來自中國科大的消息顯示，中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組利用六光子系統實驗實現了高效的高維量子隱形傳態，在高維量子通信研究中取得重要進展。據了解，量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點。
  • 我科學家實現高效的高維量子隱形傳態
    本文轉自【科技日報】；科技日報合肥12月20日電 （記者吳長鋒 通訊員桂運安）記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統，實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明，量子幹涉可見度在45小時內保持在98%，高維量子隱形傳態保真度達59.6%，為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。研究成果日前發表在《物理評論快報》上。 量子隱形傳態是指利用「量子糾纏」技術，藉助衛星網絡、光纖網絡等信道，將量子態所攜帶的量子信息傳輸到遙遠地點，而不用傳送物質本身，是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。
  • 中國科學家實現高效的高維量子隱形傳態
    中新社合肥12月19日電 (記者 吳蘭)記者19日從中國科學技術大學獲悉，該校研究組近期利用6光子系統，實現了高效的高維量子隱形傳態。該成果近日發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一，藉助衛星網絡、光纖網絡等信道，將量子態所攜帶的量子信息傳輸到遙遠地點，而不用傳送物質本身。相比二維系統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點。如何實現高效的高維量子隱形傳態，從而實現高效的高維量子網絡是當前量子信息領域的研究熱點之一。
  • 中科大學者實現高效的高維量子隱形傳態
    中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統，實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明，量子幹涉可見度在45小時內保持在98%，高維量子隱形傳態保真度達59.6%，為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。研究成果日前發表在《物理評論快報》上。
  • 「合肥日報」中國科大實現高效高維量子隱形傳態
    記者於12月19日從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組近期利用6光子系統，實現了高效的高維量子隱形傳態。實驗結果表明，量子幹涉可見度在45小時內保持在98%，高維量子隱形傳態保真度達59.6%，為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。
  • 迷你《星際迷航》:中科大實現單光子高維量子態「瞬間傳輸」
    郭光燦團隊認為，高維量子隱形傳態相比起二維系統具有信道容量更高、安全性更高等優點。相關技術可用於其他高維量子信息研究，為構建高效的高維量子網絡打下堅實基礎。量子隱形傳態量子隱形傳態需要基於一種量子世界裡的奇妙現象實現，那就是「量子糾纏」。
  • 如何建立遠距離量子網絡關鍵技術?
    餘予 發表於 2020-12-21 10:18:11 高效高維量子隱形傳態的實現為構建高效高維量子網絡打下堅實的基礎。
  • 中科大量子領域獲重大進展!
    中國科學技術大學在研究量子領域上又出重大進展！可歌可泣！糾纏輔助的高維量子隱形傳態示意圖本篇文章信息源來自「合肥發布官方公眾號」，具體信息可以參考源頭文章！據悉，該進展主要指的是該校一院士團隊實現了高效的高維量子隱形傳態，據悉，該工程的完成是建立遠距離量子網絡關鍵的技術之一！用的方法是：6光子系統！宏觀貢獻：有利於構建高效的高維量子網絡，打下了基礎性的一步！
  • 空間跳躍有望實現:可持續量子隱形傳態已達44公裡
    這個研究量子隱形傳態的團隊是由美國能源部的費米實驗室，加州理工學院，卡爾加裡大學和AT＆T鑄造廠等合作夥伴組成的，他們宣布了對長距離持續的高保真量子隱形傳態的首次展示，傳送距離已達44公裡。在講這個重大突破之前，我們先來講講量子和量子隱形傳態。之前我有提過，量子是參與相互作用的任何物理實體的最小數量，但它既是波也是粒子，也可以說它既不是波也不是粒子。
  • 「墨子號」量子衛星新成就:圓滿實現三大既定科學目標!
    在1200公裡通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數量級（萬億億倍）。衛星上量子誘騙態光源平均每秒發送4000萬個信號光子，一次過軌對接實驗可生成300 kbit的安全密鑰，平均成碼率可達1.1 kbps。這一重要成果為構建覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了可靠的技術基礎。
  • 新加坡科學家用立方星演示量子糾纏,向全球量子通信網絡邁進!
    利用衛星作為量子糾纏源，通過自由空間信道在遙遠兩地直接分發糾纏，為現有技術條件下實現基於糾纏的量子保密通信提供了可行的道路。「墨子號」出色地證明了通過衛星開展量子通信的可行性，甚至可在數千公裡內傳輸糾纏的光子，打破了量子隱形傳態的距離記錄。不過，想要建立一個真正的全球量子通信網絡，還是需要將量子通信衛星造得更小巧、更節能、更低成本，並能夠承受太空環境中的極端情況。
  • 中科大教授郭光燦:市場上的量子產品完全是商業炒作
    中國科學技術大學教授郭光燦 資料圖有人說，量子技術可以實現信息「超光速傳輸」。還有人說，量子技術可以像科幻或者神話裡描述的一樣，將物體，甚至是人，從一個地方瞬間傳送到另一個地方。因為我們熟悉的是經典世界，是經典物理，所以，我們對量子奇奇怪怪的性質不好理解，這是容易產生誤區的一個原因；第二個原因是人為的，就是我們宣傳誤導了。舉兩個例子：第一個例子：量子糾纏可以實現超光速的通信。量子糾纏是怎麼回事呢？我們有兩個例子A和B，A自旋要麼向上，要麼向下，只有兩種可能，它自旋到底是向上、向下？不一定，不確定。
  • 這36家單位,共同勾勒出我國量子通信產業鏈的雛形
    量子隱形傳態是一種傳遞量子信息（例如以量子疊加態編碼的信息）的技術。它首先要在信息傳遞的「本地」和「遠方」兩地間建立量子糾纏，將要傳遞的「目標量子信息」與量子糾纏的本地方進行測量，遠方的糾纏量子狀態隨即改變。不過這項技術要想成熟乃至商業化還有很長的距離。
  • 浙江九州量子、國盾量子、問天量子中國量子通信最強梯隊路向何方
    三足鼎立與核心產品目前參與到量子通信領域排名最靠前的三家企業分別是國盾量子、問天量子和九州量子。三家企業都與中科大有淵源，前兩家起源於中科大，不過經過幾年的發展後分道揚鑣，成為競爭對手。其中科大國盾和問天量子是最先進行量子信息技術產業化的公司，分別由中國量子科學的兩大帶頭人潘建偉和郭光燦開創成立，九州量子創始人鄭博士也是中科大博士研究生。
  • 【李宗隆】量子信息科學:下個通信及計算機革命(下)
    答案就在「量子隱形傳態」。量子隱形傳態是科學家在1993年設計的一個實驗方案，把一個粒子的狀態傳輸給在遠處的另一個粒子。請注意，這裡傳的是狀態而不是粒子，兩個粒子的空間位置都沒有變化。量子隱形傳態必須具備幾個要素。如圖十，首先，要有一個想要從同學A傳到同學B的未知量子比特（A和B處在空間的不同位置），表成態矢量|φ>=a|0>+b|1>（a和b為未知數）。
  • 量子通信是什麼?
    但威斯納的大學同學，在IBM公司託馬斯·J·梅森實驗室工作的查爾斯·本內特（Charles Bennett）很欣賞這一設計，並在此基礎上，本內特於1984年提出了利用光子偏振態編碼傳送密鑰信息的量子密鑰分發協議——BB84協議。自此，量子密碼開始受到學術界的高度關注。1993年，本內特等6位科學家發表題為《經由經典和EPR通道傳送未知量子態》的論文，正式提出「量子隱形傳態」構想。
  • 量子通信為什麼會被質疑?
    一  理論未證實：量子隱形傳輸理論或未得到可重複實驗證實1927年，海森堡提出不確定性原理（Uncertainty principle，又稱測不準原理）。這篇文章直指：量子隱形傳輸或稱量子隱形傳態，依託鬼魅隔空作用，簡言之，是巫術，是騙局。說得客氣一點，是故弄玄虛。
  • 世界首顆量子衛星＂墨子號＂今晨在酒泉衛星發射中心成功發射
    科學家在量子衛星上搭載了自主研發的「四種武器」：量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源和量子試驗控制與處理機。同時，在地面建設了科學應用系統，包括１個中心——合肥量子科學實驗中心；４個站——南山、德令哈、興隆、麗江量子通信地面站；１個平臺——阿里量子隱形傳態實驗平臺。
  • 「墨子量子獎」首次頒獎 12位科學家斬獲量子最高獎
    近年來，在中科院、基金委、科技部、教育部，特別是在安徽省、合肥市的支持下，中科大多個團隊在量子通信、量子計算領域取得很好的進展，在國際上佔據了一席之地，研究也非常有特色。在量子精密測量方面，也有幾個團隊取得了較好的成果。隨著時間的推移，安徽在量子科技領域會慢慢形成集聚效應。