高效高維量子隱形傳態的實現為構建高效高維量子網絡打下堅實的基礎。

來自中國科大的消息顯示，中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、柳必恒研究組利用六光子系統實驗實現了高效的高維量子隱形傳態，在高維量子通信研究中取得重要進展。

據了解，量子隱形傳態是建立遠距離量子網絡的關鍵技術之一。相比二維系統，高維量子網絡具有更高的信道容量、更高的安全性等優點。

為了實現高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問題，制備出了高保真度的三維糾纏態；解決路徑維度擴展問題，實現了32維量子糾纏態；解決路徑自由度的傳輸問題，實現了高維量子糾纏態在11公里光纖中的有效傳輸等。

2017年起，研究組開始了高維量子隱形傳態的實驗研究。理論研究表明，在線性光學體系中，必須采用輔助粒子才能實現高維量子隱形傳態。

為實現高維量子隱形傳態，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對就可以高效的實現d維量子隱形傳態，從而解決了資源消耗問題；實驗上利用主動反饋技術實現路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時內保持在0.98的水平，從而利用六光子系統實現了三維的量子隱形傳態。研究結果顯示，量子隱形傳態保真度達到0.596，以7個標準差超過了經典極限值1/3，證實了三維量子隱形傳態過程的量子特性。

圖1、糾纏輔助的高維量子隱形傳態示意圖

圖2、三維量子隱形傳態的實驗裝置圖

據了解，中國科大首次實現高維度量子隱形傳態是在2019年8月15日。中國科大潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等和奧地利維也納大學塞林格小組合作，在國際上首次成功實現高維度量子體系的隱形傳態。這是自1997年實現二維量子隱形傳態實驗以來，科學家第一次在理論和實驗上把量子隱形傳態擴展到任意維度，為復雜量子系統的完整態傳輸以及發展高效量子網絡奠定了堅實的科學基礎。

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