量子通信能夠感知竊聽，可為國家信息安全提供保障。但是量子通信在傳輸時(shí)，會(huì)受噪聲影響而退化，這不僅嚴(yán)重影響通信質(zhì)量，同時(shí)還威脅通信安全。為了保證量子通信準(zhǔn)確無誤，能不能對(duì)被噪聲“污染”的量子糾纏進(jìn)行高效率“提純”呢？
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒教授、柳必恒教授研究組與南京郵電大學(xué)電子與光學(xué)工程學(xué)院、柔性電子（未來技術(shù)）學(xué)院盛宇波教授等人合作，首次在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了確定的糾纏純化，純化效率理論上可提高10億倍，為未來高效率量子中繼提供有力技術(shù)支撐。該成果已在線發(fā)表于國內(nèi)的自然科學(xué)綜合性國際期刊《科學(xué)通報(bào)》（英文版）上。
據(jù)了解，由于其重要性，量子糾纏純化理論吸引了一大批國際頂尖科學(xué)家的關(guān)注。然而，此前國外的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，為了提高保真度，需要重復(fù)純化大量低保真度的量子糾纏，且這種純化存在失敗的概率，失敗后就需重新進(jìn)行。純化效率低，速度慢。對(duì)此，美國科學(xué)院院士米哈伊爾·盧金也曾指出，受限于糾纏純化，對(duì)長距離量子通信來說，第一代量子中繼速度變得非常慢。
但相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)，不同種類的量子糾纏，抵抗噪聲“污染”的能力也不同。例如，極化糾纏比較易操控，可用于編碼，但是在傳輸過程中易受噪聲影響。而空間、時(shí)間、頻率糾纏則較為穩(wěn)定，不易受噪聲干擾。由此，盛宇波和北京師范大學(xué)鄧富國教授早前提出了確定的糾纏純化理論，即首先構(gòu)造空間—極化兩個(gè)自由度的超糾纏，用不易受噪聲干擾的空間糾纏，來“提純”極化糾纏。純化后，空間糾纏消失，但確定能獲得高質(zhì)量的極化糾纏。這得到了最早開展量子糾纏純化實(shí)驗(yàn)的美國科學(xué)院外籍院士安東·塞林格的認(rèn)可，認(rèn)為有可能實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)這一理論，此次中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和南京郵電大學(xué)的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)合作，首先在實(shí)驗(yàn)室制備了空間—極化超糾纏。隨后實(shí)驗(yàn)人員在極化糾纏上加上噪聲，再經(jīng)純化操作后，極化糾纏的保真度從0.268一下就提高到了0.989。
據(jù)盛宇波介紹，采用此次新的方法，僅需要一對(duì)超糾纏，即可實(shí)現(xiàn)純化。從理論上估算，純化效率可提高10億倍，這對(duì)于提高量子中繼速度十分有利，能夠?yàn)槲磥淼拈L距離量子通信提供技術(shù)支撐。（記者詹媛）
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