我首次实现测量设备无关的高维量子导引


发布时间:2019-10-28 点击量:

记者从中国科大获悉,该校郭光灿院士团队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。研究成果10月23日发表在国际权威物理学期刊《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的状态的能力。量子导引在量子密钥分发、量子信道鉴别、随机数产生等量子信息任务中具有重要应用。由于实验设备性能有限或者存在被敌对者操控的可能性,这会给量子导引实验带来漏洞。以观测纠缠光子对的量子导引为例,由于单光子探测器的效率有限,未被探测到的光子原则上可以被潜在的敌对者利用,使得量子导引实验结果变得不可靠。为此,理论物理学家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,使得量子导引实验检验变得和测量设备无关。

科研人员巧妙构地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,测试结果远超过三维情形的经典理论极限,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,超出了利用两维纠缠态所能达到的理论极限,充分展示了高维纠缠在量子信息过程中的优势。

该成果将对量子物理基本问题和测量设备无关量子信息过程的研究带来重要推动作用。
 

来源: 科技日报

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