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潘建偉團隊首次實現反事實直接量子通信

 九三學社中央常委、中國科學技術大學教授潘建偉及其同事彭承志、陳宇翱等與清華大學馬雄峰合作,在國際上首次實驗實現了反事實直接量子通信,在實驗中演示了圖像的反事實傳輸,相關成果近日發表于美國《國家科學院院刊》。

按照日常生活經驗,任何信息傳輸都需要通過實物載體,如信件、電磁波等。然而,國際著名量子光學專家M. Suhail Zubairy小組2013年提出的“反事實直接量子通信”方案表明,即使通信雙方之間沒有實物粒子的交換,也可以實現信息傳遞。這與人們日常生活中形成的直觀認識相悖,即所謂“反事實”。

而反事實直接量子通信的物理實現,最核心的結構是嵌套和串聯的干涉儀。 Zubairy等人的原始方案要求有無窮多個干涉儀,這顯然是不可能實現的。

潘建偉團隊通過對原始方案的深入分析和改進,使得反事實直接量子通信得以實現。一方面,他們通過使用單光子源,在較少的干涉儀數目下也可以得到完全的反事實性;另一方面,用被動篩選光子到達時間的策略,替代原方案中的高速主動光開關等。研究團隊實現了技術突破,使用先進的相位穩定技術,首次研發出復雜的嵌套和串聯的單光子干涉儀,并成功傳輸了一張100×100 像素的中國結圖片,傳輸正確率達到了87%。該方案還可以進一步發展,用于無相互作用成像或極弱光成像等領域。

這項工作是量子通信領域的全新嘗試,審稿人評論“這是一個將量子芝諾效應用于通信的新奇實現”。

主辦單位:九三學社淄博市委員會

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