高保真度32维量子纠缠态第一次实现

记者从中国科技大学获悉，郭广坎院士在高维量子通信研究方面取得了重要进展，李传峰、刘必恒等人与奥地利的马库斯·雨布教授合作，首次实现了高保真的 32 维量子纠缠态，为进一步实现各种高维量子信息过程和高维系统量子物理学基本问题的研究奠定了重要基础。

据报道，这一结果于 8 月 28 日发表在国际知名期刊 "快宝" 上。合著者是中国科学院量子信息重点实验室特别副研究员胡晓敏博士和博士生邢文波博士。

与二维量子纠缠态相比，高维量子纠缠态在信道容量上有很大的优势，但为了体现这一优势，必须实现高保真量子纠缠态和高维量子纠缠态的制备、传输和测量。以前，光子的轨道角动量、时间或频率自由度在光学系统中得到了广泛的应用，但没有一个系统能够同时解决高维量子纠缠态的制备、传输和测量问题。

李传峰、刘碧恒等人于 2016 年开始利用光子的路径自由度编码，并取得了一系列成果。在与奥地利的马库斯·雨布教授的合作下，该团队还从理论上提出了一种高维纠缠态的有效认证方法。

对于 32 维纠缠态，一种完整的量子态色谱技术需要一百万次测量来确定量子态的信息，而这种方法只需要一千次测量。李传峰说，最后一组在实验中实现了 32 维量子纠缠态，并确定其保真度为 0.933。32 维高维纠缠态维度创造了目前世界上最高的水平。