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本網(wǎng)訊（記者 桂運(yùn)安）記者8月18日從中科大獲悉，該校潘建偉、陸朝陽(yáng)、劉乃樂(lè)等與奧地利維也納大學(xué)塞林格小組合作，在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)高維度量子體系的隱形傳態(tài)。這是自1997年實(shí)現(xiàn)二維量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)以來(lái)，科學(xué)家第一次在理論和實(shí)驗(yàn)上把量子隱形傳態(tài)擴(kuò)展到任意維度，為復(fù)雜量子系統(tǒng)的完整態(tài)傳輸以及發(fā)展高效量子網(wǎng)絡(luò)奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。論文以編輯推薦形式發(fā)表在8月15日國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

量子隱形傳態(tài)能夠借助量子糾纏將未知的量子態(tài)傳輸?shù)竭b遠(yuǎn)地點(diǎn)，而不用傳送物質(zhì)本身，是遠(yuǎn)距離量子通信和分布式量子計(jì)算的核心功能單元。量子隱形傳態(tài)要真正實(shí)現(xiàn)復(fù)雜量子物理系統(tǒng)的完整態(tài)傳輸，并把它應(yīng)用于可擴(kuò)展的量子信息技術(shù)，需要走向多體、多終端、多自由度、高維度和遠(yuǎn)距離。1997年，潘建偉和奧地利同事們首次實(shí)現(xiàn)獨(dú)立光子偏振態(tài)的量子隱形傳態(tài)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。2004年，潘建偉團(tuán)隊(duì)演示了終端開放的量子隱形傳態(tài)；2006年，實(shí)現(xiàn)兩光子復(fù)合系統(tǒng)的量子隱形傳態(tài)；2015年，實(shí)現(xiàn)單光子多自由度的隱形傳態(tài)；2017年，基于“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，將量子隱形傳態(tài)的距離推進(jìn)至千公里量級(jí)。

迄今為止，所有量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)都局限于量子態(tài)的二維子空間。作為完整傳輸一個(gè)量子系統(tǒng)最后一個(gè)待解決的挑戰(zhàn)，高維量子態(tài)的隱形傳態(tài)由于其可行性理論方案和實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的雙重困難，一直懸而未決。解決這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題需要理論和實(shí)驗(yàn)的同步創(chuàng)新。

2014年，潘建偉、陸朝陽(yáng)等完成多自由度量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)后，隨即投入對(duì)高維度課題的5年潛心研究。在理論上，該團(tuán)隊(duì)首次提出光子體系中可擴(kuò)展至任意維度的貝爾態(tài)測(cè)量和量子隱形傳態(tài)方案；在實(shí)驗(yàn)上，該團(tuán)隊(duì)引入一個(gè)額外輔助光子，發(fā)展高穩(wěn)定性多通道路徑干涉技術(shù)，開創(chuàng)多光子多維度相互作用的實(shí)驗(yàn)先河，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高維度量子隱形傳態(tài)。該實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了三維量子態(tài)的全部12個(gè)無(wú)偏基矢，測(cè)量了高維量子隱形傳態(tài)保真度為75%，以25個(gè)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差超出了經(jīng)典界限，嚴(yán)格證明了該過(guò)程的非經(jīng)典性以及高維特性。

審稿人指出，這一成果是量子通信領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，高維量子隱形傳態(tài)是量子通信領(lǐng)域一個(gè)長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)，解決這個(gè)挑戰(zhàn)將開啟量子力學(xué)基礎(chǔ)檢驗(yàn)和量子技術(shù)的新應(yīng)用。