6ird记者从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队在高维量子通讯研究中取得重要入铺，团队中的李传锋、柳必恒研究组与奧地利科学院马库斯·胡贝尔教授研究组合作，首次实现了高保真度的32维量子纠缠态。
比拟0和1的2维系统，高维量子纠缠态在信道收留量上有着巨大上风。然而要实现这一上风，必需要实现高保真度高维量子纠缠态的制备、传输与丈量。此前人们广泛采用轨道角动量、时间或频率自由度入行编码，但还没能很好地解决高维量子纠缠态的制备、传输与丈量问题。
李传锋、柳必恒等科研职员另辟蹊径，自2016年以来开始采用光子的路径自由度编码并取得一系列突破，包括制备出高保真的三维纠缠态、演示出超越二位信道收留量极限的量子密集编码等。现在，科研职员又采用商用多芯光纤解决高维纠缠的传输问题，实现了4维量子纠缠态在11公里光纤中的有效传输。
然而，跟着维度数的增加，量子系统的复杂度及操控与丈量难度都急剧进步。“1个比特可以携带2维信息，5个比特就可以携带2的5次方——也就是32维的信息。信道的收留量暴增，但信息正确率却更难保证了，失真率大大增加。”李传锋说。
为解决这些问题，李传锋、柳必恒研究组在实验上设计出紧凑的光学分束器来实现分束与合束，并采用空间光调制器精确地对每一束光入行强度和相位调制。他们与奧地利科学院马库斯·胡贝尔教授研究组合作，理论上给出了一种高效的高维纠缠态认证方法。对于一个32维的纠缠态，完整的量子态层析技术需要入行100万次丈量才能确定量子态的信息，而这种新方法只需要1000次丈量即可完成。
通过实验，研究组实现了32维的量子纠缠态，并测定其保真度为0.933。在保持高保真度的情况下，创造了量子纠缠态的维度数新世界纪录。国际着名学术期刊《物理评论快报》于8月28日发表了该成果。
李传锋先容，这个研究入铺明显进步了量子通讯的信道收留量，同时为研究高维系统下的量子物理基本问题打下重要基础。
