中科大创密集编码量子通信信道容量新纪录

(记者杨)中国科技大学的李传峰、刘等人首次利用四维纠缠态实现了量子密集编码，信道容量达到2.09，创造了目前国际最高水平。相关结果最近发表在《科学进步》杂志上。

量子密集编码是最重要的量子保密通信过程之一。衡量密集编码的一个重要指标是信道容量，也就是说，一个比特系统中，量子密集编码的信道容量限制是2。量子密集编码的思想于1992年提出，并于1996年首次在光学系统中实现。因为无法实现全Berchi测量，所以当时使用一对纠缠光子只能传输1.13个经典比特，即信道容量为1.13。2008年，通过使用超纠缠，量子密集编码的信道容量增加到1.63。在2017年，基于完整的Berchi测量，该记录被更新为1.665。

与比特系统的二维纠缠相比，高维纠缠具有信道容量高、抗窃听能力强等优点，近年来受到广泛关注。在自主研发的高质量三维纠缠源的基础上，研究人员进一步制备了保真度为98%的偏振路径复合四维纠缠源。他们利用这个四维纠缠源成功地识别了五种贝尔态，并通过实验演示了量子密集编码。量子密集编码的信道容量记录提高到2.09，超过了二维纠缠所能达到的理论极限2。它充分展示了高维纠缠在量子通信中的优势，为进一步研究量子信息领域的高维纠缠奠定了重要基础。

文章相关信息:科学进展2018年7月第4卷第7期eaat9304

中国科学新闻(2018-07-31，第一版集锦)