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中國科學家實現(xiàn)相距一公里的高維量子糾纏分發(fā)

2020-03-20 16:51

據(jù)央視新聞消息，中國科學技術(shù)大學郭光燦院士團隊近日在量子通信實驗方面取得重要進展。該團隊李傳鋒、黃運鋒研究組與暨南大學李朝暉教授、中山大學余思遠教授等合作，首次實現(xiàn)公里級三維軌道角動量的糾纏分發(fā)。該工作為未來利用空間模式復用技術(shù)實現(xiàn)長距離的高維量子信息任務(wù)提供了可能性。這一研究成果于近日發(fā)表在國際知名光學期刊Optica上。

中國科學技術(shù)大學表示，量子糾纏作為量子通訊、量子精密測量和量子計算等量子信息過程的重要資源，其長距離分發(fā)對于量子技術(shù)的實用化及量子物理基本問題的檢驗至關(guān)重要。高維系統(tǒng)擁有更高的信道容量，更強的抗竊聽能力以及更有效的量子計算能力。光子的軌道角動量是近年來被廣泛關(guān)注的高維系統(tǒng)，在維度擴展性方面極具優(yōu)勢。然而軌道角動量糾纏易受大氣湍流或光纖中模式串擾及模式色散的影響，在此之前僅能傳輸幾米的距離，并且局限于二維糾纏的分發(fā)。

高維軌道角動量糾纏分發(fā)實驗裝置圖｜圖源：中國科學技術(shù)大學

針對高維軌道角動量糾纏分發(fā)中面臨的問題，李傳鋒、黃運鋒研究組與暨南大學、中山大學研究組合作，自主研發(fā)了適用于光子空分復用的少模光纖，設(shè)計了軌道角動量模式色散預(yù)補償裝置，首次在1公里光纖中實現(xiàn)了三維軌道角動量糾纏光子對的分發(fā)。分發(fā)后的量子態(tài)通過廣義貝爾不等式（CGLMP不等式）的驗證，得到3個標準偏差的不等式違背，驗證了量子態(tài)的高維非局域性。針對在光纖中的模式色散退相干特性，研究組還提出了進一步擴展其維度和傳輸距離的實現(xiàn)方案。該工作為未來利用空間模式復用技術(shù)實現(xiàn)長距離的高維量子信息任務(wù)提供了可能性。