來源:【科學(xué)網(wǎng)】
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊在量子非局域性研究中取得新進(jìn)展,團(tuán)隊李傳鋒、柳必恒研究組將高維糾纏光子的總體探測效率提升到71.7%,從而實現(xiàn)了無探測漏洞的高維貝爾不等式檢驗。相關(guān)研究成果發(fā)表于《物理評論快報》。

實驗裝置圖 中國科大供圖
非局域性是量子力學(xué)和量子信息科學(xué)的重要基礎(chǔ)。隨著貝爾不等式的提出,人們可以在實驗上檢驗量子非局域性。由于實驗裝置的不完美,絕大多數(shù)實驗都存在漏洞,其中廣受關(guān)注的漏洞包括探測漏洞和局域性漏洞等。2015年,科學(xué)家們首次在二維糾纏體系中同時關(guān)閉了探測漏洞和局域性漏洞,并以此為基礎(chǔ)發(fā)展出各種設(shè)備無關(guān)的量子信息任務(wù)。
相比二維量子糾纏而言,高維量子糾纏在信道容量、安全性及抗噪能力上都具有明顯優(yōu)勢,因此實現(xiàn)無漏洞的高維貝爾不等式檢驗,并以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)設(shè)備無關(guān)的高維量子信息任務(wù)是目前量子信息領(lǐng)域亟需發(fā)展的重要方向。
此次實驗中,研究組采用波長775納米的激光泵浦beamlike切割的非線性晶體,得到波長1550納米的糾纏光子。這種切割方式可以有效增大糾纏光子的收集效率,并采用了透過率達(dá)到99%的濾波裝置和探測效率90%的超導(dǎo)單光子探測器,并且所有光學(xué)元件的基片都采用了在1550納米吸收率極低的光學(xué)玻璃,由此最終實現(xiàn)了總體探測效率達(dá)71.7%的四維糾纏光子態(tài),該探測效率遠(yuǎn)高于關(guān)閉四維貝爾不等式探測漏洞所需的閾值61.8%,同時四維糾纏光子態(tài)的保真度達(dá)到了99.5%。通過合理選擇參數(shù),研究組在國際上首次實現(xiàn)了無探測漏洞的高維貝爾不等式檢驗。
該成果為進(jìn)一步實現(xiàn)同時關(guān)閉探測漏洞和非局域性漏洞的高維貝爾不等式檢驗及設(shè)備無關(guān)的高維量子通信過程奠定重要基礎(chǔ)。
相關(guān)論文信息:
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.060402
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