中國科學技術大學郭光燦院士團隊在量子隱形傳態研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、劉曌地等人與芬蘭圖爾庫大學理論研究組合作,利用多體混合糾纏成功克服了環境噪聲,實現了高保真度的量子隱形傳態。5月1日,該成果發表于《科學-進展》。
量子隱形傳態是量子通信的重要協議,可以通過量子糾纏把未知的量子態進行遠程傳送。由于量子糾纏很脆弱,量子隱形傳態容易受到噪聲影響。如何在噪聲環境中實現高保真度的量子隱形傳態是亟待解決的問題。
此前,為了解決噪聲環境中的開放量子系統退相干問題,研究團隊基于巧妙的光路設計和可編程空間光調制器,發展了一套對光子偏振和頻率進行完備調控的方法,從而實現了完全可控的相位退相干量子模擬器,并實現了基于非局域記憶效應的克服噪聲的量子隱形傳態。然而,非局域記憶效應要求環境糾纏這種比較嚴苛的量子資源,一般情況下無法被滿足。
基于以上成果,在此次工作中,研究團隊設計并實現了更普適的克服環境噪聲的量子隱形傳態。
研究團隊首先證明了通過對單量子系統的環境進行特定相位調制,可以完全逆轉開放量子系統演化中的相位退相干,并且該方法可以被推廣到任意多體系統中。然后,以光子的偏振做為量子系統,光子的頻率做為噪聲環境進行實驗。基于完全可控相位退相干量子模擬器,在環境中加載特定相位調制,從而制備出雙光子偏振-頻率混合糾纏初態,然后把兩個光子分發給用戶Alice和Bob。Alice端進行退相干演化,再與待傳遞的量子態做貝爾測量,接著在Bob端進行退相干演化。最終,通過經典通信對得到的量子比特做相應幺正操作,得到被傳遞的量子態,測得的保真度接近90%。由于此過程中雙光子的偏振態從未違背貝爾不等式,該實驗是基于隱藏量子非局域性實現了量子隱形傳態。
研究人員介紹,此次成果提供了一種區別于動力學解耦和無退相干子空間的克服環境噪聲的新方法,并對深入理解量子非局域性有重要意義。
相關論文信息:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj3435
量子精密測量是量子科技賽道中距離產業化、實用化最近的領域之一。憑借超高的探測靈敏度,量子精密測量在資源勘探、醫療診斷等場景中擁有廣闊應用空間。然而,長久以來,量子多體系統中由粒子間相互作用引發的熱化效......
“做物理研究,不要著急,重在堅持。只要工作是原創的,就會留在歷史上。”中國科學院院士、北京大學物理學院教授王恩哥近日受訪時說。他帶領團隊花費20多年,聚焦尋常的水,實現基礎研究“硬核”突破。7月8日,......
中國科學技術大學潘建偉、朱曉波、彭承志、龔明等,與山西大學梅鋒等合作,基于可編程超導量子處理器“祖沖之2號”,首次在量子體系中實現并探測了高階非平衡拓撲相(Higher-OrderNonequilib......
生物計算是指利用生物系統固有的信息處理機理研究開發的一種新的計算模式。科學家正嘗試培養人類神經元,并將其構建成具備“生物晶體管”功能的系統。英國《自然》網站在日前的報道中指出,部分科學家認為,生物計算......
據最新一期《科學》雜志報道,美國哈佛大學研究人員開發出一種新型光學器件,即“超表面”,可在單一的平面上完成復雜量子操作。超表面可同時承擔多種傳統光學元件功能,解決了光子量子信息處理領域長期存在的體積龐......
美國加州理工學院團隊在最新一期《科學》雜志上報告稱,首次在超冷原子體系中實現了“超糾纏”態。這一突破性成果標志著人類對這些原子的量子特性實現了前所未有的控制,或為量子計算以及旨在探索物理學基本問題的量......
我國研究團隊提出了單向量子直接通信理論,并成功研制出實用化系統,創造了在104.8千米標準光纖通信實驗測試中,連續168小時、速率為2.38千比特每秒的穩定傳輸紀錄,標志著量子直接通信從理論構想邁向實......
在人們的認知中,時間是單向流動的,總是從過去流向未來。但如果時間的流向并不像人們所認為的那樣固定不變,而是可以向前或向后流動,那會怎樣?英國薩里大學研究人員的一項新研究表明,從理論上看,某些量子系統中......
近日,中國海洋大學信息科學與工程學部教授顧永建團隊在國際計算機和人工智能頂級期刊《模式分析與機器智能匯刊》上在線發表關于量子門控循環神經網絡研究的最新成果。量子計算作為全球科技競爭的前沿領域,近年來備......
近日,中國科學院上海微系統與信息技術研究所傳感器技術全國重點實驗室研制的基于鉆石負電荷氮空位色心的高性能集成量子電流傳感器(以下簡稱量子電流傳感器),順利通過用戶單位中國南方電網公司牽頭組織的新產品技......