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    中國科大成功克服量子隱形傳態(tài)中的環(huán)境噪聲

    來(lái)源:中國科學(xué)報 王敏 訪(fǎng)問(wèn):732 時(shí)間:2024-05-09

    中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊在量子隱形傳態(tài)研究中取得重要進(jìn)展。該團隊李傳鋒、劉曌地等人與芬蘭圖爾庫大學(xué)理論研究組合作,利用多體混合糾纏成功克服了環(huán)境噪聲,實(shí)現了高保真度的量子隱形傳態(tài)。51日,該成果發(fā)表于《科學(xué)-進(jìn)展》。

    量子隱形傳態(tài)是量子通信的重要協(xié)議,可以通過(guò)量子糾纏把未知的量子態(tài)進(jìn)行遠程傳送。由于量子糾纏很脆弱,量子隱形傳態(tài)容易受到噪聲影響。如何在噪聲環(huán)境中實(shí)現高保真度的量子隱形傳態(tài)是亟待解決的問(wèn)題。

    此前,為了解決噪聲環(huán)境中的開(kāi)放量子系統退相干問(wèn)題,研究團隊基于巧妙的光路設計和可編程空間光調制器,發(fā)展了一套對光子偏振和頻率進(jìn)行完備調控的方法,從而實(shí)現了完全可控的相位退相干量子模擬器,并實(shí)現了基于非局域記憶效應的克服噪聲的量子隱形傳態(tài)。然而,非局域記憶效應要求環(huán)境糾纏這種比較嚴苛的量子資源,一般情況下無(wú)法被滿(mǎn)足。

    基于以上成果,在此次工作中,研究團隊設計并實(shí)現了更普適的克服環(huán)境噪聲的量子隱形傳態(tài)。

    研究團隊首先證明了通過(guò)對單量子系統的環(huán)境進(jìn)行特定相位調制,可以完全逆轉開(kāi)放量子系統演化中的相位退相干,并且該方法可以被推廣到任意多體系統中。然后,以光子的偏振做為量子系統,光子的頻率做為噪聲環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗。基于完全可控相位退相干量子模擬器,在環(huán)境中加載特定相位調制,從而制備出雙光子偏振-頻率混合糾纏初態(tài),然后把兩個(gè)光子分發(fā)給用戶(hù)AliceBobAlice端進(jìn)行退相干演化,再與待傳遞的量子態(tài)做貝爾測量,接著(zhù)在Bob端進(jìn)行退相干演化。最終,通過(guò)經(jīng)典通信對得到的量子比特做相應幺正操作,得到被傳遞的量子態(tài),測得的保真度接近90%。由于此過(guò)程中雙光子的偏振態(tài)從未違背貝爾不等式,該實(shí)驗是基于隱藏量子非局域性實(shí)現了量子隱形傳態(tài)。

    研究人員介紹,此次成果提供了一種區別于動(dòng)力學(xué)解耦和無(wú)退相干子空間的克服環(huán)境噪聲的新方法,并對深入理解量子非局域性有重要意義。

    相關(guān)論文信息:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj3435

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