需要理論和實驗的同步創新 中外科學家合作實現高維度量子隱形傳態

記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉小組與奧地利維也納大學塞林格小組合作，在國際上首次成功實現高維度量子體系的隱形傳態。這是自1997年實現二維量子隱形傳態實驗以來，科學家第一次在理論和實驗上把量子隱形傳態擴展到任意維度，為復雜量子系統的完整態傳輸以及發展高效量子網絡奠定了堅實的科學基礎。研究論文以編輯推薦的形式于近日發表在國際學術期刊《物理評論快報》上。

量子隱形傳態能夠借助量子糾纏將未知的量子態傳輸到遙遠地點，而不用傳送物質本身，是遠距離量子通信和分布式量子計算的核心功能單元。迄今為止，所有的量子隱形傳態實驗都局限于量子態的二維子空間。高維量子態的隱形傳態作為完整傳輸一個量子系統的最后一個待解決挑戰，由于其可行性理論方案和實驗技術上的雙重困難，一直懸而未決，這也是量子信息技術的無人區。

解決這個關鍵問題需要理論和實驗的同步創新。在理論上，科研人員首次提出了光子體系中可擴展至任意維度的貝爾態測量和量子隱形傳態方案;在實驗上，他們引入一個額外輔助光子，發展了高穩定性多通道路徑干涉技術，開創了多光子多維度相互作用的實驗先河，在此基礎上實現了高維度量子隱形傳態。該實驗中測試了三維量子態的全部12個無偏基矢，測量了高維量子隱形傳態保真度為75%，以25個統計標準偏差超出了經典界限，嚴格證明了該過程的非經典性以及高維特性。

美國物理學會《物理》雜志指出：“這首次實現三維量子態隱形傳態實驗為傳輸粒子的完整量子態鋪平了道路。”

關鍵詞： 量子隱形傳態