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本報訊（記者 陳婉婉）記者9月5日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊在高維量子通信研究中取得重要進展，首次實現(xiàn)了高保真度32維量子糾纏態(tài)，創(chuàng)造了相關(guān)領(lǐng)域當(dāng)前世界最高水平。相關(guān)成果于8月28日發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》上。

相比二維系統(tǒng)，高維量子糾纏態(tài)在信道容量上有著巨大的優(yōu)勢。而要展示這一優(yōu)勢，必須要實現(xiàn)高保真度高維量子糾纏態(tài)的制備、傳輸與測量。此前在光學(xué)系統(tǒng)中人們廣泛采用光子的軌道角動量、時間或頻率自由度進行編碼，但還沒有一個系統(tǒng)能夠同時很好解決高維量子糾纏態(tài)的制備、傳輸與測量的困難。

團隊成員李傳鋒、柳必恒等人另辟蹊徑，于2016年開始采用光子的路徑自由度進行編碼，并取得一系列成果。

隨著維度數(shù)的增加，量子系統(tǒng)的復(fù)雜度及操控與測量難度都指數(shù)增加。為了解決維度擴展問題，研究組在實驗上設(shè)計出緊湊的光學(xué)分束器來實現(xiàn)光學(xué)分束與合束，并采用空間光調(diào)制器精確地對每一束光進行強度和相位調(diào)制。

研究組還與奧地利科學(xué)院馬庫斯·胡貝爾教授研究組合作，理論上給出了一種高效的高維糾纏態(tài)的認證方法。

對一個32維糾纏態(tài)而言，完整的量子態(tài)層析技術(shù)需要進行一百萬次測量才能確定量子態(tài)的信息，而該方法只需要一千次測量即可完成。

最終研究組在實驗上實現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài)，并測定其保真度為0.933。32維的高維糾纏態(tài)維度數(shù)創(chuàng)造了當(dāng)前世界最高水平。本成果為進一步實現(xiàn)各種高維量子信息過程和研究高維系統(tǒng)的量子物理基本問題打下重要基礎(chǔ)。