中国科学家实现相距1公里的高维量子纠缠分发

记者从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队近期在量子通信实验方面取得重要进展。团队中的李传锋、黄运锋研究组与暨南大学教授李朝晖、中山大学教授余思远等合作，首次实现了相距1公里的三维轨道角动量纠缠分发，为实现长距离的高维量子信息任务提供了可能。国际知名学术期刊《光学》日前发表了该研究成果。

量子之间的"纠缠"是实现量子通信、量子测量和量子计算的重要基础，实现量子纠缠的长距离分发，对量子技术的实用化和量子物理研究非常重要。光子的轨道角动量是近年来被广泛关注的高维量子系统，但受技术水平限制，之前国际学界仅能实现几米长的传输距离，并且局限于二维纠缠的分发。

针对一系列技术难题，近期李传锋、黄运锋研究组与暨南大学、中山大学研究组合作，自主研发了适用于光子空分复用的少模光纤，设计了轨道角动量模式色散预补偿装置，首次在1公里光纤中实现了三维轨道角动量纠缠光子对的分发。

分发后的量子态通过广义贝尔不等式的验证，得到了3个标准偏差的不等式违背，验证了量子态的高维非局域性。针对在光纤中的模式色散退相干特性，研究组还提出了进一步扩展维度和传输距离的实现方案。他们的这项研究，为未来利用空间模式复用技术，实现长距离的高维量子信息任务提供了可能性。