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潘建伟团队首次实现反事实直接量子通信

 九三学社中央常委、中国科学技术大学教授潘建伟及其同事彭承志、陈宇翱等与清华大学马雄峰合作,在国际上首次实验实现了反事实直接量子通信,在实验中演示了图像的反事实传输,相关成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。

按照日常生活经验,任何信息传输都需要通过实物载体,如信件、电磁波等。然而,国际著名量子光学专家M. Suhail Zubairy小组2013年提出的“反事实直接量子通信”方案表明,即使通信双方之间没有实物粒子的交换,也可以实现信息传递。这与人们日常生活中形成的直观认识相悖,即所谓“反事实”。

而反事实直接量子通信的物理实现,最核心的结构是嵌套和串联的干涉仪。 Zubairy等人的原始方案要求有无穷多个干涉仪,这显然是不可能实现的。

潘建伟团队通过对原始方案的深入分析和改进,使得反事实直接量子通信得以实现。一方面,他们通过使用单光子源,在较少的干涉仪数目下也可以得到完全的反事实性;另一方面,用被动筛选光子到达时间的策略,替代原方案中的高速主动光开关等。研究团队实现了技术突破,使用先进的相位稳定技术,首次研发出复杂的嵌套和串联的单光子干涉仪,并成功传输了一张100×100 像素的中国结图片,传输正确率达到了87%。该方案还可以进一步发展,用于无相互作用成像或极弱光成像等领域。

这项工作是量子通信领域的全新尝试,审稿人评论“这是一个将量子芝诺效应用于通信的新奇实现”。

主办单位:九三学社淄博市委员会

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