科技 新浪科技 效率提升6000多倍,我國科學家首次實現遠距離量子糾纏純化

效率提升6000多倍,我國科學家首次實現遠距離量子糾纏純化

  來源:科技日報

  1月12日,記者12日從中國科學技術大學獲悉,該校郭光燦院士團隊在量子通信和量子網路研究中取得重要進展:該團隊李傳鋒、柳必恆研究組與南京郵電大學盛宇波等人合作,利用高品質的超糾纏源,首次實現了11公里的遠距離量子糾纏純化,純化效率比此前國際最好水平提升了6000多倍。研究成果已於近日發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。

  量子中繼是在雜訊通道中實現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鍵操作,可以從兩份糾纏度較低的糾纏態中提煉出一份糾纏度較高的糾纏態。此前的糾纏純化協議都是利用兩對低糾纏度的光子對實現,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。

資料圖。圖源:視覺中國資料圖。圖源:視覺中國

  研究團隊製備出偏振和路徑分別處於糾纏態的超糾纏光子對,並在11公里長的多芯光纖里進行糾纏分發,然後進行量子糾纏純化操作。結果表明,分發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於量子密鑰分發,純化前糾纏態的糾纏度太低,產生的有效密鑰率為0,而經過純化后,有效密鑰率則提升到0.371。此外,由於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驗室平台到遠距離的關鍵一步,同時大幅提升了糾纏純化效率,為將來實現高效率的量子中繼提供了有力的技術保障。