I en studie publicerad i Fysiska granskningsbrev , ett team ledd av akademikern Guo Guangcan från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har gjort framsteg inom högdimensionell kvantteleportation. Forskarna demonstrerade teleportering av högdimensionella tillstånd i ett tredimensionellt sexfotonsystem.

Att överföra okända kvanttillstånd från en plats till en annan, kvantteleportering är en av nyckelteknologierna för att förverkliga långdistansöverföring.

Jämfört med tvådimensionella system, högdimensionella systemkvantnät har fördelarna med högre kanalkapacitet och bättre säkerhet. Under de senaste åren har fler och fler forskare inom kvantinformationsområdet arbetat med att skapa effektiv generering av högdimensionell kvantteleportation för att uppnå effektiva högdimensionella kvantnätverk.

Redan 2016, forskarna från USTC visade experimentellt att icke-lokalitet kan produceras från en partikelkontextualitet genom tvåpartikelkorrelationer som inte bryter mot någon Bell-ojämlikhet i sig, och genererade högtrogen tredimensionell intrassling. År 2020, 32-dimensionell kvanttrassling och effektiv distribution av högdimensionell intrassling genom 11 km fiber uppnåddes för att lägga en solid grund för skalbara kvantnätverk.

I ett linjärt optiskt system, hjälpsammantrassling är nyckeln till att realisera högdimensionell kvantteleportation. Forskarna utnyttjade det rumsliga läget (vägen) för att koda de tredimensionella tillstånden som har visat sig vara extremt högtrogna, och använde ett extra intrasslat fotonpar för att utföra den högdimensionella Bell-tillståndsmätningen (HDBSM), demonstrerar teleporteringen av ett tredimensionellt kvanttillstånd med användning av det rumsliga läget för en enskild foton.

I det här arbetet, troheten för teleporteringsprocessmatrisen kan nå 0,5967, vilket är sju standardavvikelser över troheten på 1/3, vilket bevisar att teleporteringen är både icke-klassisk och genuint tredimensionell.

Denna studie banar väg för att återuppbygga komplexa kvantsystem på distans och för att konstruera komplexa kvantnätverk. Det kommer att främja forskningen om högdimensionella kvantinformationsuppgifter. Entanglement-assisterade metoder för HDBSM är möjliga för andra högdimensionella kvantinformationsuppgifter.