中外科学家合作实现高维度量子隐形传态

记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟小组与奥地利维也纳大学塞林格小组合作，在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态。这是自1997年实现二维量子隐形传态实验以来，科学家第一次在理论和实验上把量子隐形传态扩展到任意维度，为复杂量子系统的完整态传输以及发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础。研究论文以编辑推荐的形式于近日发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。

量子隐形传态能够借助量子纠缠将未知的量子态传输到遥远地点，而不用传送物质本身，是远距离量子通信和分布式量子计算的核心功能单元。迄今为止，所有的量子隐形传态实验都局限于量子态的二维子空间。高维量子态的隐形传态作为完整传输一个量子系统的最后一个待解决挑战，由于其可行性理论方案和实验技术上的双重困难，一直悬而未决，这也是量子信息技术的无人区。

解决这个关键问题需要理论和实验的同步创新。在理论上，科研人员首次提出了光子体系中可扩展至任意维度的贝尔态测量和量子隐形传态方案；在实验上，他们引入一个额外辅助光子，发展了高稳定性多通道路径干涉技术，开创了多光子多维度相互作用的实验先河，在此基础上实现了高维度量子隐形传态。该实验中测试了三维量子态的全部12个无偏基矢，测量了高维量子隐形传态保真度为75%，以25个统计标准偏差超出了经典界限，严格证明了该过程的非经典性以及高维特性。

美国物理学会《物理》杂志指出：“这首次实现三维量子态隐形传态实验为传输粒子的完整量子态铺平了道路。”