科技日報(bào)合肥1月12日電 (記者 吳長鋒)記者12日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子通信和量子網(wǎng)絡(luò)研究中取得重要進(jìn)展:該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、柳必恒研究組與南京郵電大學(xué)盛宇波等人合作,利用高品質(zhì)的超糾纏源,首次實(shí)現(xiàn)了11公里的遠(yuǎn)距離量子糾纏純化,純化效率比此前國際最好水平提升了6000多倍。研究成果已于近日發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報(bào)》上。
量子中繼是在噪聲信道中實(shí)現(xiàn)長距離量子通信的重要途徑,而量子糾纏純化是量子中繼中的關(guān)鍵操作,可以從兩份糾纏度較低的糾纏態(tài)中提煉出一份糾纏度較高的糾纏態(tài)。此前的糾纏純化協(xié)議都是利用兩對低糾纏度的光子對實(shí)現(xiàn),而研究組與合作者提出了僅需一對超糾纏光子對的糾纏純化方案。
研究團(tuán)隊(duì)制備出偏振和路徑分別處于糾纏態(tài)的超糾纏光子對,并在11公里長的多芯光纖里進(jìn)行糾纏分發(fā),然后進(jìn)行量子糾纏純化操作。結(jié)果表明,分發(fā)后的偏振糾纏和路徑糾纏初始保真度均為約0.665時,純化得到的糾纏態(tài)保真度可以提升到0.774;而初始保真度均為約0.771時,純化后的保真度則可提升到0.887。他們還首次將糾纏純化用于量子密鑰分發(fā),純化前糾纏態(tài)的糾纏度太低,產(chǎn)生的有效密鑰率為0,而經(jīng)過純化后,有效密鑰率則提升到0.371。此外,由于只需要使用一對超糾纏光子對,該方案的純化效率(每秒大約輸出400對)比此前國際最好水平提升了6000多倍。
這一成果邁出了糾纏純化從實(shí)驗(yàn)室平臺到遠(yuǎn)距離的關(guān)鍵一步,同時大幅提升了糾纏純化效率,為將來實(shí)現(xiàn)高效率的量子中繼提供了有力的技術(shù)保障。
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