《基於多光子糾纏的遠距離量子態操縱和測量實驗研究》是依託中國科學技術大學，由印娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於多光子糾纏的遠距離量子態操縱和測量實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：印娟
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多光子糾纏是量子信息處理的重要資源，量子態隱形傳輸、量子糾纏交換、量子中繼、量子糾纏純化的桌面演示都是基於多光子糾纏實驗實現的，這類研究一直是國際研究的熱點；遠距離量子通信是真正把量子通信推向實用的研究領域，近年來基於單光子誘騙態的方案和基於雙光子糾纏的遠距離量子通信實驗記錄不斷刷新，然而基於更多粒子的量子通信還僅限於實驗平台的演示。.本項目依靠在多光子糾纏和遠距離量子通信方面的多年技術積累，國際上首次開展基於多光子糾纏的遠距離量子態操縱和測量的實驗研究。我們將逐步開展遠距離高損耗信道下的多光子糾纏分發實驗研究、多方量子通信及量子測量中的高精度時間同步研究，在此基礎上進一步探索在受信道干擾情況下，光子干涉的實現方法。.本項目的實施將發展起一套遠程多光子糾纏的傳輸和操縱技術，將為開展多體糾纏的量子力學非定域性、量子測量、量子中繼等實驗研究邁出關鍵性一步。
結題摘要
基於自由空間信道的量子通信是建立全球範圍量子通信網最具競爭力的實現途徑之一。百公里量級的自由空間量子密鑰分發，糾纏分發和量子隱形傳態都已實現。然而縱觀以往的自由空間量子通訊實驗中，量子操作均在發射端進行，即對單光子先操作再遠距離傳輸。而實現遠程的量子操縱（如BSM 或HOM 干涉）即使在室內光纖中也鮮有報導，這不僅要求很高的收集效率，還需要在傳送和接收的過程中保持光子中兩個光子的不可分辨性，系統複雜度更高。我們在干涉一臂是220 米自由空間信道的情況下實驗觀測到穩定的雙光子干涉。通過對干涉進行了長達100 分鐘的監測，實驗結果顯示整個過程中，光子對中孿生光子的不可分辨性保持良好，平均可見度為71%。我們首次實驗驗證了遠距離自由空間HOM 干涉的可行性，邁出了通向遠距離自由空間貝爾態測量的第一步。在上述自由空間實驗中，信道衰減是制約傳輸距離的關鍵。而量子光束在穿越大氣信道時將不可避免的受到大氣湍流的影響，導致光束髮生到達角的高頻起伏，光束漂移及光束擴展。針對大氣湍流對自由空間量子信道帶來的影響，我們設計了一套可用於自由空間量子通信的發射裝置，首次將自適應光學裝置套用於該類型發射系統中，同時配備光束指向設備，通過對接收端發來的參考光進行探測和矯正，實時的對量子光束進行預矯正。通過在30米自由空間信道中引入湍流效應的方法，實驗驗證了該發射裝置的有效性。為進一步將自適應光學系統真正套用於自由空間量子通信起到了指導作用。
