中科院量子信息重点实验室李传锋、许金时研究组与其合作者，在实验中首次实现了零容量量子信道中量子信息的双向传输，突破了以前标准的量子信道理论，该成果近日发表在《科学》子刊《科学—进展》上。
信道容量是指信道在噪声环境下有效传输信息的能力，是通讯领域最基本的问题。量子信道不仅可以传输经典信息，还可以传输私密信息和量子信息，每种情况对应一个信道容量。标准的量子信道理论与经典理论相似，都是假定信道之间是相互独立的，但真实的量子信道并非如此。
李传锋、许金时等人选择保偏光纤进行深入研究。保偏光纤具有极强的相位消相干，原本不能用来有效传输量子信息。研究组利用量子通讯领域最近发展的理论工具来度量光纤的信道容量。他们首先实验测定一根120米左右长度的保偏光纤的量子容量为零，即一次性使用单根保偏光纤是不能传输量子信息的。随后他们对两根相同的保偏光纤进行编码，构成一个量子信道干涉仪，从而把量子容量为零的保偏光纤激活。激活后两个保偏光纤不再独立，而是相互关联起来构成一个无消相干子空间，从而有效地进行量子信息传输。
为了提高光纤噪声的关联度，他们将两根光纤缠绕在一起，实验测得两根量子容量为零的保偏光纤联合使用时的量子容量大于0.6（理想的量子信道容量为1）。量子信道干涉仪内有两个输入口和两个输出口，通过改变干涉仪内半波片的设置，可以实现量子信息在噪声信道中的单向传输或双向传输。
本成果为构建小型量子纠缠网络提供了新思路。（来源：科技日报 吴长锋 杨保国）
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