本报讯 近日，记者从中国科大获悉，该校郭光灿院士团队在高维量子通信研究中取得重要进展，团队中的李传锋、柳必恒研究组与奧地利科学院马库斯·胡贝尔教授研究组合作，首次实现了高保真度的32维量子纠缠态。

相比二维系统，高维量子纠缠态在信道容量上有着巨大的优势。然而要展示这一优势，必须要实现高保真度高维量子纠缠态的制备、传输与测量。此前在光学系统中人们广泛采用光子的轨道角动量、时间或频率自由度进行编码，但还没有一个系统能够同时很好地解决高维量子纠缠态的制备、传输与测量的困难。

科研人员另辟蹊径，于2016年开始采用光子的路径自由度进行编码，并取得一系列成果，包括解决路径比特的相干性问题，制备出高保真度的三维纠缠态，演示超越二维信道容量极限的量子密集编码，最近则采用商用多芯光纤解决高维纠缠的传输问题，实现了四维量子纠缠态在11公里光纤中的有效传输。

然而，随着维度数的增加，量子系统的复杂度及操控与测量难度都指数增加。为了解决维度扩展问题，研究组在实验上设计出紧凑的光学分束器来实现光学分束与合束，并采用空间光调制器精确地对每一束光进行强度和相位调制，并在理论上给出了一种高效的高维纠缠态的认证方法。对一个32维纠缠态而言，完整的量子态层析技术需要进行100万次测量才能确定量子态的信息，而该方法只需要1000次测量即可完成。最终研究组在实验上实现了32维量子纠缠态，并测定其保真度为0.933。32维的高维纠缠态维度数创造了当前世界最高水平。 （记者 黎静）

《合肥日报》（2020年09月07日头版）

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