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【中国科学报】中国科大首次实现测量设备无关的高维量子导引

2019-10-31 中国科学报 杨凡
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  中国科学技术大学郭光灿院士团队成员李传锋、柳必恒等人与澳大利亚的理论物理学家合作,首次实验观测到测量设备无关的高维量子导引,并用其产生私密量子随机数。该研究成果日前发表在《物理评论快报》上。

  量子导引是介于量子纠缠和贝尔非局域性之间的一类量子非局域特性,描述了作用在纠缠粒子对中一个粒子上的局域测量能够非局域地影响另一个粒子状态的能力。由于实验设备性能有限或者存在被敌对者操控的可能性,或致使实验结果变得不可靠。理论物理学家们设计出一类量子仲裁的量子导引鉴定方法,通过引入第三方的仲裁,使实验检验和测量设备无关。

  受此启发,李传锋、柳必恒等人构造出测量设备无关的高维量子导引目击算符,首次实验实现了测量设备无关的高维量子导引。研究组利用参量下转换过程在偏振和路径自由度上制备出一系列高保真度三维纠缠态,然后仲裁者向纠缠双方发出一系列测试要求,收集双方数据检验高维量子导引不等式,测试结果最高达到1。983(0。002),远超过三维情形的经典理论极限1。57,证实这些纠缠态具有量子导引特性。作为应用,研究组进一步将实验观测到的数据运用于随机数产生,每纠缠光子对可得到1。106(0。023)比特私密量子随机数,超出了利用两维纠缠态所能达到的理论极限(1比特每纠缠光子对),充分展示了高维纠缠在量子信息过程中的优势。

  (原载于《中国科学报》 2019-10-31 第3版 综合)
打印 责任编辑:侯茜

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