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中國科學技術(shù)大學李傳鋒、柳必恒等首次利用四維糾纏態(tài)實現(xiàn)量子密集編碼，達到2.09的信道容量，創(chuàng)造了當前國際最高水平。相關(guān)成果近日發(fā)表于《科學—進展》。

量子密集編碼是最重要的量子保密通信過程之一。衡量密集編碼的重要指標是信道容量，即A向B發(fā)送一個光子所能傳輸?shù)谋忍財?shù)。在比特系統(tǒng)中，量子密集編碼的信道容量極限為2。量子密集編碼的思想于1992年提出，1996年在光學系統(tǒng)中被首次實現(xiàn)。由于無法實現(xiàn)完全的貝爾基測量，當時利用一對糾纏光子僅能傳送1.13個經(jīng)典比特，即信道容量為1.13。2008年，利用超糾纏，量子密集編碼的信道容量被提升到1.63 。2017年，基于完全的貝爾基測量，這一紀錄才被更新為1.665。

與比特系統(tǒng)的二維糾纏相比，高維糾纏具有信道容量高、抵抗竊聽能力強等優(yōu)勢，近年來廣受關(guān)注。研究人員在自主研制的高品質(zhì)三維糾纏源基礎(chǔ)上，進一步制備出偏振—路徑復(fù)合的四維糾纏源，保真度達98%。他們利用這種四維糾纏源成功識別了5類貝爾態(tài)，并實驗演示了量子密集編碼，把量子密集編碼的信道容量紀錄提升到2.09，超過了兩維糾纏能達到的理論極限2，充分展示了高維糾纏在量子通信中的優(yōu)勢，為高維糾纏在量子信息領(lǐng)域的深入研究打下了重要基礎(chǔ)。