量子通信新進展，郭光燦團隊實現(xiàn)公里級高維量子糾纏分發(fā)

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊在量子通信實驗方面取得重要進展。其團隊李傳鋒、黃運鋒研究組與暨南大學(xué)李朝暉教授，中山大學(xué)余思遠教授等合作，首次實現(xiàn)公里級三維軌道角動量的糾纏分發(fā)。該研究成果日前發(fā)表在國際光學(xué)期刊《光學(xué)》上。

量子糾纏作為量子通訊、量子精密測量和量子計算等量子信息過程的重要資源，其長距離分發(fā)對于量子技術(shù)的實用化及量子物理基本問題的檢驗至關(guān)重要。高維系統(tǒng)擁有更高的信道容量，更強的抗竊聽能力以及更有效的量子計算能力。光子的軌道角動量是近年來被廣泛關(guān)注的高維系統(tǒng)，在維度擴展性方面極具優(yōu)勢。然而軌道角動量糾纏易受大氣湍流或光纖中模式串擾及模式色散的影響，在此之前僅能傳輸幾米的距離，并且局限于二維糾纏的分發(fā)。

針對高維軌道角動量糾纏分發(fā)中面臨的問題，科研人員自主研發(fā)了適用于光子空分復(fù)用的少模光纖，設(shè)計了軌道角動量模式色散預(yù)補償裝置，首次在1公里光纖中實現(xiàn)了三維軌道角動量糾纏光子對的分發(fā)。分發(fā)后的量子態(tài)通過廣義貝爾不等式（CGLMP不等式）的驗證，得到3個標準偏差的不等式違背，驗證了量子態(tài)的高維非局域性。針對在光纖中的模式色散退相干特性，研究組還提出了進一步擴展其維度和傳輸距離的實現(xiàn)方案。

這項研究為未來利用空間模式復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)長距離的高維量子信息任務(wù)提供了可能性。