近日，中国科大郭光灿院士团队在高维量子通信研究中取得重要进展，在高噪声环境下实现了高效的高维量子通信。
▲ 图片来源：中国科大
中国科大消息显示，在本实验中，研究组首先利用多点泵浦的自发参量下转换过程制备出两光子多维（本实验中制备了 2、4、8 维）路径纠缠态，然后设计并实验实现了多维量子态的多出口测量装置，可分别对两个光子进行多达 8 输出的探测。
为了研究环境噪声对高维量子通信的影响，研究组采用 LED 对单光子探测器照射的办法引入环境杂散光，通过调节 LED 的亮度即可方便的调节环境噪声的大小。
据介绍，研究组以基于纠缠的量子密钥分发为例进行了实验研究。研究结果表明：在噪声较小时，高维全空间编码能取得最佳的编码效率。
具体而言，利用 4 维纠缠态和 8 维纠缠态，经过纠错和保密放大等后处理后，每对纠缠光子依然可以得到大于 1 比特的密钥，超越了两维比特系统所能达到的极限。而随着噪声增大，采用高维部分子空间编码的方式则更能对抗噪声的影响，实验结果显著优于两维比特系统，从而保证在高噪声环境中依然能实现高效的高维量子通信。
该成果实验验证了高维量子通信的优势，并为不同大小噪声环境下实现高效的高维量子通信过程提供了可行的途径。