我國科學家在城域量子隱形傳態(tài)研究中取得進展
近日,中國科學技術大學潘建偉、張強等與中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所、清華大學、上海交通大學等研究機構合作,在合肥量子城域通信試驗網(wǎng)上首次實現(xiàn)了預先糾纏分發(fā)的獨立量子源之間的量子態(tài)隱形傳輸,為未來可擴展量子網(wǎng)絡的構建奠定了堅實基礎。相關結果于9月19日在線發(fā)表在《自然-光子學》(Nature Photonics)上。 量子隱形傳態(tài)是一種傳遞量子狀態(tài)的重要通信方式,是可擴展量子網(wǎng)絡和分布式量子計算的基礎。在量子隱形傳態(tài)中,遙遠兩地的通信雙方首先分享一對糾纏粒子,其中一方將待傳輸量子態(tài)的粒子(一般來說與糾纏粒子無關聯(lián))和自己手里的糾纏粒子進行貝爾態(tài)分辨,然后將分辨的結果告知對方,對方則根據(jù)得到的信息進行相應的幺正操作。糾纏態(tài)預先分發(fā)、獨立量子源干涉和前置反饋是量子隱形傳態(tài)的三個要素。在此之前,國際上還沒有任何一個量子隱形傳態(tài)實驗同時滿足上述所有要求。 潘建偉小組首先和清華大學合作開發(fā)了適合光纖網(wǎng)絡傳輸?shù)臅r間相位糾纏光子源,然后通過發(fā)展皮秒級的遠程光同步技術和使用光纖布拉格光柵進行窄帶濾波,成功地解決了兩個獨立光子源之間的同步和干涉問題;接著開發(fā)了針對遠距離光纖所造成的延遲和偏振漲落以及實驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問題的主動反饋系統(tǒng);最后利用中科院上海微系統(tǒng)所開發(fā)的超導納米線單光子探測器,在合肥量子城域通信網(wǎng)絡的30公里鏈路上實現(xiàn)了滿足上述三要素的量子隱形傳態(tài)實驗。同日,《自然-光子學》也在線發(fā)表了加拿大Wolfgang Tittel小組在Calgary的光纖網(wǎng)絡中利用獨立源的量子隱形傳態(tài)實驗結果(無預先糾纏分發(fā)和前置反饋)。 |