不再依赖于测量设备的可靠性

文章作者:管理一号 | 2019-03-21
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来历:科技日报

量子通讯研讨领域,我国在赛道上现已抢先一个身位,不论理论研讨仍是技术运用和项目实施落地,都已走在国际的前列。两个多月之前,我国科大成员李传锋、陈耕、张文豪等人在测量设备“不可信”的条件下,实验获知了不知道量子纠缠态的保真度,初度在国际上结束了量子纠缠态的自查验。研讨效果宣告在国际声威期刊《物理议论快报》上。

近来,郭光灿院士团队再度于《物理议论快报》宣告论文,他们把量子纠缠态的非局域性和贝尔基测量定量地联系起来,然后初度在国际上结束了纠缠沟通进程中贝尔基测量的自查验。

不再依赖于测量设备的可靠性

要结束量子通讯、量子核算,首先要结束量子纠缠,但怎样查验量子间是否已构成了“纠缠态”,成为量子领域科学家们竞相强占的难题。

量子通讯的特性之一是保密度高,但也不是绝对地无机可乘,其间仍然存在某些纤细的缝隙,科技人员对因此出现的缺陷有必要予以补偿。比如用于纠缠态信息测定的量子态层析办法,类似于医院的CT扫描,通过“一层层扫描”重构出纠缠态的办法,然后获得纠缠态的保真度等重要信息。但这个办法依赖于测量设备的准确性和可靠性,不能用于承担对安全性有要求的量子信息任务。比如量子通讯的检测设备假设被窃听者所控制,那么就会对量子通讯的保密性构成挟制。

为应对这一问题补偿缺陷,科学家曾提出“贝尔不等式违背”等纠缠衡量办法,可以不依赖检测设备的可信度进行量子纠缠自查验。只是,国际学界做了许多理论研讨,而相关实验仍是空白。

我国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋等人美妙规划出一种新办法,实验结束了对2个比特和3个比特量子纠缠态的自查验实验。他们针对不同办法的量子纠缠态,在测量设备“不可信”的条件下,获得了不知道量子态的保真度信息,并与传统的量子态层析效果比对,证明了自查验效果的可靠性。

“这是国际上首个具有‘高可靠、抗干扰’特性的纠缠态自查验实验,为把自查验推广运用于各种量子信息进程,及推进量子通讯和量子核算研讨打下重要基础。”中科院量子信息关键实验室韩正甫教授告诉科技日报记者。

纠缠沟通自检,“伐鼓传花”不失真

“量子纠缠是量子通讯和量子核算的重要资源。在构建量子纠缠网络的进程中,不只需求制备高质量的量子纠缠态,还需求在节点之间进行高质量的纠缠沟通,才华把各个节点纠缠起来。”中科院量子信息关键实验室黄安琪博士告诉科技日报记者,要想构建量子纠缠网络的一个关键步骤,就要在分隔的节点间建立纠缠。由于传输信道(通常是指光纤)存在着损耗,现在地面上量子纠缠分发的距离被束缚在百公里量级。

“假设想把逾越这个距离的两个节点纠缠起来,就需求量子中继,这通常是由纠缠沟通进程来结束。”黄安琪对记者说,纠缠沟通具体是指分隔的两个节点A和B各制备一对纠缠光子,然后分别把其间一个发给中心节点C来进行贝尔态测量,那么A和B所持有的剩下的两个光子就会纠缠起来。通过将这种办法继续扩展,理论上即可结束长距离的纠缠分配。

“可是在实际操作进程中,纠缠态和纠缠沟通都不或许是完美的,这终究会成为束缚纠缠网络规划和传输距离的重要因素,所以有必要对纠缠态和纠缠沟通的质量进行查验。”黄安琪说。

由于量子网络进行保密通讯时需求很高的安全等级,甚至需求假定所运用的测量设备不是完全可信的,所以这种查验很难通过常规办法直接结束。学术界近年来发现,运用非局域性检测时与测量设备无关的特性,可以结束对纠缠态和纠缠沟通的质量查验,这被称为自查验。

“假设没有自查验,就会存在相应的风险,窃听者就有或许控制我们的测量设备的输出,让我们从数据上看以为量子纠缠网络现已建立起来了,可是真正到运用的时分,才发现底子就没有纠缠,量子网络就瘫痪了。”黄安琪说,有了自查验进程,即便测量设备不可信,只需我们判别出纠缠网络现已建立起来了,那么整个网络就真的纠缠起来了。

“这个进程有些类似核算机初步作业前,对病毒进行扫描自检。量子纠缠网络也要先自查验各节点间纠缠是否真的建立起来了,供认后才初步作业。”黄安琪说。

加添纠缠沟通自查验研讨空白

“国际上纠缠态自查验的第一个实验也是由我们组结束的。”韩正甫告诉记者,之前学术界对自查验的研讨,底子会合在各种办法的纠缠态自查验问题上,而关于纠缠沟通的自查验研讨一直是空白。

“我们之所以能在国际上初度结束纠缠沟通的自查验,关键在于做到了两点。”韩正甫说,他们首先把纠缠沟通的保真度和所运用纠缠态的非局域性定量地联系了起来,这样就有办法把非局域性检测中与测量设备无关的性质传递给纠缠沟通的自查验;其他,这次他们进行的自查验进程,既包含了纠缠沟通前两对纠缠光子之间独立性的查验,又一起包含了纠缠沟通后建立的纠缠保真度的自查验,然后使实验效果具有很好的稳定性,完全可以忍耐实验过失。

“所以,我们这个作业是国际上第一个成功演示纠缠沟通进程自查验的实验。有了纠缠态的自查验和纠缠沟通进程的自查验,整个纠缠网络的自查验才华结束。”韩正甫说。

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