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近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、張強(qiáng)等與中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)合作，在合肥量子城域通信試驗(yàn)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)了預(yù)先糾纏分發(fā)的獨(dú)立量子源之間的量子態(tài)隱形傳輸，為未來(lái)可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。相關(guān)結(jié)果于9月19日在線發(fā)表在《自然-光子學(xué)》（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(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)和分布式量子計(jì)算的基礎(chǔ)。在量子隱形傳態(tài)中，遙遠(yuǎn)兩地的通信雙方首先分享一對(duì)糾纏粒子，其中一方將待傳輸量子態(tài)的粒子（一般來(lái)說(shuō)與糾纏粒子無(wú)關(guān)聯(lián)）和自己手里的糾纏粒子進(jìn)行貝爾態(tài)分辨，然后將分辨的結(jié)果告知對(duì)方，對(duì)方則根據(jù)得到的信息進(jìn)行相應(yīng)的幺正操作。糾纏態(tài)預(yù)先分發(fā)、獨(dú)立量子源干涉和前置反饋是量子隱形傳態(tài)的三個(gè)要素。在此之前，上還沒(méi)有任何一個(gè)量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)同時(shí)滿足上述所有要求。
潘建偉小組首先和清華大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了適合光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)間相位糾纏光子源，然后通過(guò)發(fā)展皮秒級(jí)的遠(yuǎn)程光同步技術(shù)和使用光纖布拉格光柵進(jìn)行窄帶濾波，成功地解決了兩個(gè)獨(dú)立光子源之間的同步和干涉問(wèn)題；接著開(kāi)發(fā)了針對(duì)遠(yuǎn)距離光纖所造成的延遲和偏振漲落以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問(wèn)題的主動(dòng)反饋系統(tǒng)；zui后利用中科院上海微系統(tǒng)所開(kāi)發(fā)的超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器，在合肥量子城域通信網(wǎng)絡(luò)的30公里鏈路上實(shí)現(xiàn)了滿足上述三要素的量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)。同日，《自然-光子學(xué)》也在線發(fā)表了加拿大Wolfgang Tit小組在Calgary的光纖網(wǎng)絡(luò)中利用獨(dú)立源的量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（無(wú)預(yù)先糾纏分發(fā)和前置反饋）。
該實(shí)驗(yàn)得到審稿人的高度評(píng)價(jià)，稱贊其“極大地推動(dòng)了量子信息領(lǐng)域的研究”，“提供了一個(gè)符合未來(lái)量子通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的藍(lán)圖”，“由于量子隱形傳態(tài)在眾多量子通信方案中扮演的重要角色，這樣的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證將是量子技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的重要里程碑。”《自然-光子學(xué)》雜志專門邀請(qǐng)量子信息學(xué)者Frédéric Grosshans在同期的“新聞視角”（News and Views）欄目撰文，評(píng)論這項(xiàng)工作“顯示了在城域尺度上開(kāi)展量子隱形傳態(tài)在技術(shù)上具有可行性，毋庸置疑，今后許多有趣的量子信息實(shí)驗(yàn)將在此基礎(chǔ)上展開(kāi)。”
量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)鳥(niǎo)瞰圖
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