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中國科大實現(xiàn)零容量量子信道的量子信息有效傳輸

2016-01-19 11:06:00 來源:央廣網(wǎng)

  央廣網(wǎng)合肥1月19日消息(記者劉軍 通訊員楊保國)記者從中國科大獲悉,該校郭光燦院士領(lǐng)導的中科院量子信息重點實驗室李傳鋒、許金時研究組與其合作者,深入研究噪聲信道量子容量的激活問題,實驗上首次實現(xiàn)了零容量量子信道中量子信息的雙向傳輸,突破了以前標準的量子信道理論。研究成果近期發(fā)表在《科學》子刊《科學·進展》上。

  據(jù)了解,信道容量是指信道在噪聲環(huán)境下有效傳輸信息的能力,是通訊領(lǐng)域最基本的問題。經(jīng)典信道的容量問題可由香農(nóng)第二定理很好地描述,但量子信道的容量問題要復雜的多。量子信道不僅可以傳輸經(jīng)典信息,還可以傳輸私密信息和量子信息,每種情況對應一個信道容量。標準的量子信道理論與經(jīng)典理論相似,都是假定信道之間是相互獨立的,但真實的量子信道并非如此。

  李傳鋒、許金時等人選擇保偏光纖進行深入研究。保偏光纖具有極強的相位消相干,原本不能用來有效傳輸量子信息。研究組利用量子通訊領(lǐng)域最近發(fā)展的理論工具來度量光纖的信道容量。他們首先實驗測定一根120米左右長度的保偏光纖的量子容量為零,即一次性使用單根保偏光纖是不能傳輸量子信息的。隨后他們對兩根相同的保偏光纖進行編碼,構(gòu)成一個量子信道干涉儀,從而把量子容量為零的保偏光纖激活。激活后兩個保偏光纖不再獨立,而是相互關(guān)聯(lián)起來構(gòu)成一個無消相干子空間,從而有效地進行量子信息傳輸。

  為了提高光纖噪聲的關(guān)聯(lián)度,他們將兩根光纖纏繞在一起,實驗測得兩根量子容量為零的保偏光纖聯(lián)合使用時的量子容量大于0.6(理想的量子信道容量為1)。量子信道干涉儀內(nèi)有兩個輸入口和兩個輸出口,通過改變干涉儀內(nèi)半波片的設(shè)置,可以實現(xiàn)量子信息在噪聲信道中的單向傳輸或雙向傳輸。他們還進一步驗證了量子糾纏在這種裝置下傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

  本成果演示了一種在噪聲信道中傳輸量子信息的有效方法,可用于不同量子系統(tǒng)的通訊和對接,為構(gòu)建小型量子糾纏網(wǎng)絡(luò)提供了新思路,并為豐富量子通訊理論框架提供了新的物理平臺。

編輯:劉拓拓

關(guān)鍵詞:安徽

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