中國科學院院士、中國科學技術(shù)大學教授郭光燦團隊在量子通信研究中取得新進展，該團隊李傳鋒、柳必恒等人首次利用四維糾纏態(tài)實現(xiàn)量子密集編碼，達到2.09的信道容量，創(chuàng)造了當前國際最高水平。該成果充分展示了高維糾纏在量子通信中的優(yōu)勢。該成果7月20日發(fā)表在國際期刊《科學進展》（Science Advances）上。 {g- DM}q  
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　　量子密集編碼是最重要的量子保密通信過程之一。以比特系統(tǒng)為例，初始時A和B兩人共享一對糾纏光子，A編碼2比特的經(jīng)典信息在其光子上，并把光子發(fā)送到B，然后B對其手里的兩個光子進行貝爾基測量，解碼得到A發(fā)送的2比特信息。在這個過程中A只發(fā)送了1個量子比特到B，但是B卻接收到了2比特的經(jīng)典信息。衡量密集編碼的重要指標是信道容量，即A向B發(fā)送一個光子所能傳輸?shù)谋忍財?shù)。在比特系統(tǒng)中，量子密集編碼的信道容量極限為2。量子密集編碼的思想自1992年提出，1996年在光學系統(tǒng)中首次實現(xiàn)[PRL 76, 4656 (1996)]。由于無法實現(xiàn)完全的貝爾基測量，當時利用一對糾纏光子僅傳送1.13個經(jīng)典比特，即信道容量為1.13。10余年后的2008年，利用超糾纏，量子密集編碼的信道容量被提升到1.63 [Nat. Phys. 4, 282 (2008)]。又過了近10年后的2017年，基于完全的貝爾基測量，這一紀錄才被更新為1.665 [PRL 118, 050501 (2017)]。 E.`dk.  
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　　相比比特系統(tǒng)的二維糾纏，高維糾纏具有信道容量高、抵抗竊聽能力強等優(yōu)勢，近年來被學術(shù)界廣泛關(guān)注。李傳鋒、柳必恒等人在自主研制的高品質(zhì)三維糾纏源[PRL 117, 170403 (2016)]基礎(chǔ)上，進一步制備出偏振-路徑復合的四維糾纏源，保真度達到98%。他們利用這種四維糾纏源成功識別了五類貝爾態(tài)，并實驗演示了量子密集編碼，一舉把量子密集編碼的信道容量紀錄提升到了2.09，超過了二維糾纏能達到的理論極限2，充分展示了高維糾纏在量子通信中的優(yōu)勢，為高維糾纏在量子信息領(lǐng)域的深入研究打下重要基礎(chǔ)。 IOkC