【科技】新做法促光子进行多维度量子纠缠 能使其数据传送量提升数倍

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加利福尼亚大学洛杉矶分校的电气技术人员发现了一种使光子多维纠缠的新方法，使光子的数据传输量提高了数倍。 相关研究是最新一期“自然·； 刊登在光子学》的期刊上。

爱因斯坦曾经把量子纠缠描述为幽灵般的超距离作用。 因为这种现象看起来非常不可思议。 在纠缠状态下，无论两者相距甚远，还是一个粒子发生什么，另一个粒子都会瞬间发生同样的事情，而且其过程是超光速的。 量子纠缠使客户能够通过一个互联网系统传输数据，并立即知道数据是否安全到达。 这是因为在安全的通讯行业非常有用。

在迄今为止的研究中，科学家们发现光子与量子属性的一维即偏振方向有关。 多年前麻省理工大学杰弗里·沙佩罗教授提出了量子可以在多个维度上纠缠的假设。 新的研究证明，利用光子的能量和旋转等量子特性，在多个维度上纠缠量子，光子间的量子纠缠确实是高维的、多自由度的。

研究者把超纠缠的光子发送到双光子频率梳，把发生纠缠的光子分成多个更小的部分。 在纠缠的过程中光子被加密或编码，通过光缆系统传输数据。 每次增加纠缠的维数，一对光子传输的数据量就加倍。 这是因为，一对光子在五维中交织，传输的数据量是一维交织时的32倍。

这种新方法首先从一种常用于在一条光缆上传输多个视频数据的波分复用方法得到了扩展。 研究表明，即使在单一光子水平上也可以采用光子频率梳。 研究负责人谢振达(音译)说，这项研究实际上在量子水平上使用了波长复用的概念。

该研究结果可以保证以最小误差传输更大容量的数据，在量子云通信和分布式量子计算等方面有很好的应用前景，医疗机构、政府数据通信、金融市场、军队通信等多个行业都可以受益。 (刘园园)

总圈点

量子通信想更快地传输越多的消息，或制造越多的量子进行传输，或让单一量子携带更多的消息。 本研究采用第二种方法，通过量子多维纠缠，使单一量子报纸的承载量增加了指数倍。 这表明，尽管双方有本质区别，以前传来的行业一点工程方法在量子通信行业也值得借鉴。 例如，波长复用、量子中继器等。 另外，多个维度有两倍的新闻容量，在今后的研究中，通过提高量子纠缠的维度，可以在量子通信行业再现摩尔定律的光辉。