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中国科大等首次实现高维度量子隐形传态

www.bjwosai.com2019-09-18

2天前我想分享中国科学院的声音

中国科学技术大学潘建伟,陆朝阳,刘乃乐,与奥地利维也纳大学塞林格集团合作,成功实现了世界上第一次高维量子系统的传送。这是自1997年实现二维量子隐形传态实验以来,科学家首次在理论上和实验上将量子隐形传态扩展到任意维度,为复杂量子系统的完整状态传输和发展奠定了坚实的基础。有效的量子网络。科学基础。该论文于8月15日以编辑推荐的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。国际学术和大众媒体,包括美国物理学会物理学会,英国物理学会的物理世界网站,《科学美国人》,特别突出了这项工作。

一种安全的通信方法可以有效地解决信息安全传输的问题。由于其超快的并行计算能力,量子计算有望为大规模计算挑战提供解决方案,例如密码分析,大数据处理和材料设计。量子隐形传态可以通过量子纠缠将未知量子态传输到远处,而不会传输物质本身。它是远程量子通信和分布式量子计算的核心功能单元。

为了真正实现复杂量子物理系统的完整状态传输并将其应用于可扩展量子信息技术,量子隐形传态需要走向多体,多端,多自由度,高维和长距离。真实的物理系统通常由多个粒子组成,每个粒子包含多个自由度,并且每个自由度可以具有多个维度。潘建伟及其同事专注于这一重大目标,长期以来一直在探索和工作。 1997年,潘建伟和他在奥地利的同事首次实现了对独立光子偏振态的量子隐形传态的实验验证。这项工作之后是Etron发现的X射线,爱因斯坦的相对论,Watson和Crick发现的DNA双螺旋。影响世界的主要科技成果入选《自然》杂志“21篇经典物理论文集”。 2004年,潘建伟展示了终端开放量子隐形传态[Nature 430,54(2004)]。 2006年,该团队实现了双光子复合系统的量子隐形传态[Nature Physics 2,678(2006)]。 2015年,该团队实现了单光子多自由度的传送[Nature 518,516(2015)]。 2017年,该团队以墨子量子科学实验卫星为基础,将量子隐形传输的距离推进到数千公里的距离[Nature 549,70(2017)]。

到目前为止,所有量子隐形传态实验都局限于量子态的二维子空间。高维量子态的隐形传态是完全传输量子系统的最后一个未解决的挑战。由于理论和实验技术的双重可行性,它尚未得到解决。对于高维系统,由于贝尔状态的数量随着维数的平方增加和复杂的纠缠特征的增加,必须开发出一套新的可行的理论解决方案。在实验技术中,高维贝尔状态测量需要对独立光子的高维量子态之间的逻辑门进行等效控制,这也是量子信息技术的无人区域。

解决这一关键问题需要在理论和实验上同时进行创新。 2014年,在完成多自由度量传送实验后,潘建伟和陆朝阳立即投入了五年的高维主题研究。理论上,该团队首先提出了贝尔状态测量和量子隐形传态方案,该方案可以扩展到光子系统中的任何维度。在实验上,该团队引入了一个额外的辅助光子来开发一种高稳定性的多通道路径干扰技术。它开创了多光子多维相互作用的实验实验,并在此基础上实现了高维量子隐形传态。在该实验中,测试了三维量子态的所有12个无偏基矢量,并且测量了高维量子隐形传态保真度为75%。 25个统计标准的统计偏差超过了经典极限,证明了该过程的非线性。经典和高维功能。

评论家指出:“高维量子隐形传态是量子通信领域长期存在的挑战。” “解决这一挑战将开启量子力学的基本考验和量子技术激动人心的新应用。” “这是一次非常”英勇的努力“,”这显然是量子通信领域的一个里程碑。“美国物理学会物理学杂志的结论是,这种三维量子态隐形传态实验的工作为传播的方式铺平了道路。粒子的完整量子态。

该研究得到了自然科学基金会,中国科学院,科技部,教育部和安徽省的支持。

《物理世界》该网站报告了高维量子隐形传态的示意图

《科学美国人》该杂志报道了高维量子隐形传态的示意图

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中国科学技术大学潘建伟,陆朝阳,刘乃乐,与奥地利维也纳大学塞林格集团合作,成功实现了世界上第一次高维量子系统的传送。这是自1997年实现二维量子隐形传态实验以来,科学家首次在理论上和实验上将量子隐形传态扩展到任意维度,为复杂量子系统的完整状态传输和发展奠定了坚实的基础。有效的量子网络。科学基础。该论文于8月15日以编辑推荐的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。国际学术和大众媒体,包括美国物理学会物理学会,英国物理学会的物理世界网站,《科学美国人》,特别突出了这项工作。

一种安全的通信方法可以有效地解决信息安全传输的问题。由于其超快的并行计算能力,量子计算有望为大规模计算挑战提供解决方案,例如密码分析,大数据处理和材料设计。量子隐形传态可以通过量子纠缠将未知量子态传输到远处,而不会传输物质本身。它是远程量子通信和分布式量子计算的核心功能单元。

为了真正实现复杂量子物理系统的完整状态传输并将其应用于可扩展量子信息技术,量子隐形传态需要走向多体,多端,多自由度,高维和长距离。真实的物理系统通常由多个粒子组成,每个粒子包含多个自由度,并且每个自由度可以具有多个维度。潘建伟及其同事专注于这一重大目标,长期以来一直在探索和工作。 1997年,潘建伟和他在奥地利的同事首次实现了对独立光子偏振态的量子隐形传态的实验验证。这项工作之后是Etron发现的X射线,爱因斯坦的相对论,Watson和Crick发现的DNA双螺旋。影响世界的主要科技成果入选《自然》杂志“21篇经典物理论文集”。 2004年,潘建伟展示了终端开放量子隐形传态[Nature 430,54(2004)]。 2006年,该团队实现了双光子复合系统的量子隐形传态[Nature Physics 2,678(2006)]。 2015年,该团队实现了单光子多自由度的传送[Nature 518,516(2015)]。 2017年,该团队以墨子量子科学实验卫星为基础,将量子隐形传输的距离推进到数千公里的距离[Nature 549,70(2017)]。

到目前为止,所有量子隐形传态实验都局限于量子态的二维子空间。高维量子态的隐形传态是完全传输量子系统的最后一个未解决的挑战。由于理论和实验技术的双重可行性,它尚未得到解决。对于高维系统,由于贝尔状态的数量随着维数的平方增加和复杂的纠缠特征的增加,必须开发出一套新的可行的理论解决方案。在实验技术中,高维贝尔状态测量需要对独立光子的高维量子态之间的逻辑门进行等效控制,这也是量子信息技术的无人区域。

解决这一关键问题需要在理论和实验上同时进行创新。 2014年,在完成多自由度量传送实验后,潘建伟和陆朝阳立即投入了五年的高维主题研究。理论上,该团队首先提出了贝尔状态测量和量子隐形传态方案,该方案可以扩展到光子系统中的任何维度。在实验上,该团队引入了一个额外的辅助光子来开发一种高稳定性的多通道路径干扰技术。它开创了多光子多维相互作用的实验实验,并在此基础上实现了高维量子隐形传态。在该实验中,测试了三维量子态的所有12个无偏基矢量,并且测量了高维量子隐形传态保真度为75%。 25个统计标准的统计偏差超过了经典极限,证明了该过程的非线性。经典和高维功能。

评论家指出:“高维量子隐形传态是量子通信领域长期存在的挑战。” “解决这一挑战将开启量子力学的基本考验和量子技术激动人心的新应用。” “这是一次非常”英勇的努力“,”这显然是量子通信领域的一个里程碑。“美国物理学会物理学杂志的结论是,这种三维量子态隐形传态实验的工作为传播的方式铺平了道路。粒子的完整量子态。

该研究得到了自然科学基金会,中国科学院,科技部,教育部和安徽省的支持。

《物理世界》该网站报告了高维量子隐形传态的示意图

《科学美国人》该杂志报道了高维量子隐形传态的示意图

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