山西大學(xué)在遠(yuǎn)程制備和操控光學(xué)貓態(tài)方面取得重要進(jìn)展
近期,山西大學(xué)光電研究所蘇曉龍教授研究組和北京大學(xué)物理學(xué)院何瓊毅教授研究組合作,基于高斯糾纏態(tài)實(shí)現(xiàn)了光學(xué)貓態(tài)的遠(yuǎn)程制備和操控。該成果以“Remote Preparation of Optical Cat States Based on Gaussian Entanglement”為題在線發(fā)表于Laser & Photonics Reviews 2300103 (2023)。 遠(yuǎn)程態(tài)制備是量子通信的一種重要方式。和量子態(tài)的直接傳輸相比,遠(yuǎn)程態(tài)制備具有更高的安全性、能夠?qū)崿F(xiàn)量子態(tài)的遠(yuǎn)程操控等優(yōu)點(diǎn);和量子隱形傳輸相比,它具有消耗更少的經(jīng)典信息、不需要貝爾態(tài)測(cè)量、能夠遠(yuǎn)程操控量子態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。光學(xué)貓態(tài)作為一種重要的量子資源,在探索經(jīng)典與量子的邊界、量子計(jì)算和量子精密測(cè)量等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。高斯糾纏態(tài)具有確定性產(chǎn)生、可拓展性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),是連續(xù)變量量子信息處理的重要量子資源。開展基于高斯糾纏態(tài)遠(yuǎn)程制備和操控光學(xué)貓態(tài)的研究對(duì)于推動(dòng)量子通信的發(fā)展具有重要意義。 圖1.遠(yuǎn)程制備和操控光學(xué)貓態(tài)的原理示意圖 如圖1所示,通過(guò)將雙模壓縮態(tài)的兩個(gè)模式分別經(jīng)過(guò)損耗信道分發(fā)給Alice和Bob。Alice對(duì)其擁有的模式進(jìn)行減光子操作和平衡零拍投影測(cè)量操作,在Bob端遠(yuǎn)程制備了光學(xué)貓態(tài)。當(dāng)Alice平衡零拍投影測(cè)量為p=0時(shí),在Bob端制備正交振幅疊加方向的奇貓態(tài),當(dāng)Alice平衡零拍投影測(cè)量為x=0時(shí),在Bob端制備正交位相疊加方向的奇貓態(tài)。因此,通過(guò)選擇平衡零拍投影測(cè)量的角度,能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)貓態(tài)疊加方向的遠(yuǎn)程操控。該方法結(jié)合了連續(xù)變量量子資源和離散變量光子探測(cè)技術(shù),是一種典型的混合量子信息處理技術(shù)。 |