我國科學家首次實現遠距離量子糾纏純化 研究成果已發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》上

記者12日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在量子通信和量子網絡研究中取得重要進展：該團隊李傳鋒、柳必恒研究組與南京郵電大學盛宇波等人合作，利用高品質的超糾纏源，首次實現了11公里的遠距離量子糾纏純化，純化效率比此前國際最好水平提升了6000多倍。研究成果已于近日發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》上。

量子中繼是在噪聲信道中實現長距離量子通信的重要途徑，而量子糾纏純化是量子中繼中的關鍵操作，可以從兩份糾纏度較低的糾纏態(tài)中提煉出一份糾纏度較高的糾纏態(tài)。此前的糾纏純化協議都是利用兩對低糾纏度的光子對實現，而研究組與合作者提出了僅需一對超糾纏光子對的糾纏純化方案。

研究團隊制備出偏振和路徑分別處于糾纏態(tài)的超糾纏光子對，并在11公里長的多芯光纖里進行糾纏分發(fā)，然后進行量子糾纏純化操作。結果表明，分發(fā)后的偏振糾纏和路徑糾纏初始保真度均為約0.665時，純化得到的糾纏態(tài)保真度可以提升到0.774;而初始保真度均為約0.771時，純化后的保真度則可提升到0.887。他們還首次將糾纏純化用于量子密鑰分發(fā)，純化前糾纏態(tài)的糾纏度太低，產生的有效密鑰率為0，而經過純化后，有效密鑰率則提升到0.371。此外，由于只需要使用一對超糾纏光子對，該方案的純化效率(每秒大約輸出400對)比此前國際最好水平提升了6000多倍。

這一成果邁出了糾纏純化從實驗室平臺到遠距離的關鍵一步，同時大幅提升了糾纏純化效率，為將來實現高效率的量子中繼提供了有力的技術保障。(記者吳長鋒)