Forskere realiserer effektiv generering af højdimensionel kvanteteleportation

I en undersøgelse offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve , et hold ledet af akademiker Guo Guangcan fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har gjort fremskridt inden for højdimensionel kvanteteleportation. Forskerne demonstrerede teleportering af højdimensionelle tilstande i et tredimensionelt seks-fotonsystem.

At transmittere ukendte kvantetilstande fra et sted til et andet, kvanteteleportering er en af ​​nøgleteknologierne til at realisere langdistancetransmission.

Sammenlignet med todimensionelle systemer, højdimensionelle systemkvantenetværk har fordelene ved højere kanalkapacitet og bedre sikkerhed. I de senere år har flere og flere forskere inden for kvanteinformationsområdet arbejdet på at generere effektiv generering af højdimensionel kvanteteleportation for at opnå effektive højdimensionelle kvantenetværk.

Allerede i 2016 forskerne fra USTC viste eksperimentelt, at ikke-lokalitet kan produceres ud fra enkelt-partikel-kontekstualitet gennem to-partikel-korrelationer, som ikke krænker nogen Bell-ulighed i sig selv, og genererede tredimensionel sammenfiltring med høj kvalitet. I 2020, 32-dimensionel kvantesammenfiltring og effektiv distribution af højdimensionel sammenfiltring gennem 11 km fiber blev henholdsvis opnået for at lægge et solidt fundament for skalerbare kvantenetværk.

I et lineært optisk system, auxiliary entanglement er nøglen til at realisere højdimensionel kvanteteleportation. Forskerne udnyttede den rumlige tilstand (stien) til at kode de tredimensionelle tilstande, der er blevet demonstreret til ekstremt høj kvalitet, og brugte et ekstra sammenfiltret fotonpar til at udføre den højdimensionelle klokketilstandsmåling (HDBSM), demonstrerer teleporteringen af ​​en tredimensionel kvantetilstand ved hjælp af den rumlige tilstand af en enkelt foton.

I dette arbejde, troværdigheden af ​​teleporteringsprocesmatricen kunne nå 0,5967, hvilket er syv standardafvigelser over troskaben på 1/3, hvilket beviser, at teleporteringen er både ikke-klassisk og virkelig tredimensionel.

Denne undersøgelse baner vejen for at genopbygge komplekse kvantesystemer eksternt og til at konstruere komplekse kvantenetværk. Det vil fremme forskningen i højdimensionelle kvanteinformationsopgaver. Entanglement-assisteret metoder til HDBSM er mulige til andre højdimensionelle kvanteinformationsopgaver.