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中科大科研人员在量子领域又获新进展

导读: 从中科大获悉,该校科研人员在量子领域又获重要进展,在国际上首次实现光子轨道角动量纠缠的量子存储,进一步证明了基于高维量子中继器实现远距离、大信息量的量子信息传输的可行性。

  从中科大获悉,该校科研人员在量子领域又获重要进展,在国际上首次实现光子轨道角动量纠缠的量子存储,进一步证明了基于高维量子中继器实现远距离、大信息量的量子信息传输的可行性。

  据悉,这项研究成果于2月4日发表在国际物理学权威期刊《物理评论快报》上。

  光子的轨道角动量产生于电磁波的螺旋相位面,不同的轨道角动量对应着不同的光强空间分布,可以构成一个无限维的完备的Hilbert空间。将光子编码在轨道角动量空间可以大幅度增加光子的信息携带量。此外,利用光子的高维编码态还可以提高量子密钥传输的安全性,实现诸如量子全息隐形传态、量子镜像密集编码、全息量子计算等量子信息协议,还可以应用于量子力学基本问题的研究。

  据介绍,远距离量子通信的实现必须借助于一系列的量子中继器,其中量子存储单元是构成量子中继器的核心。通过在相邻存储单元之间建立量子纠缠,利用量子纠缠交换技术就可以实现量子中继,进而拓展信息传输的距离。因此实现大信息量、长距离的量子信息传输首先必须解决的关键问题就是量子高维纠缠的存储。尽管目前已成功实现了携带轨道角动量信息的单光子存储,但有关轨道角动量纠缠存储方面的研究仍然是一片空白,是国际量子信息领域中的一个热点研究领域。

  中科院量子信息重点实验室的史保森教授等一直致力于携带轨道角动量光子的存储研究。继2013年在国际上首次实现携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲的存储后,通过实验首次实现了光子轨道角动量纠缠在两个存储单元之间的存储。据介绍,这项工作对实现高维量子中继和远距离大信息量量子信息传输具有重要意义。

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