12 января корреспондент узнал в Научно-техническом университете Китая, что команда академика Го Гуанцаня добилась значительного прогресса в исследовании квантовой связи и квантовых сетей. Входящие в состав указанной команды исследовательские группы Ли Чуаньфэна и Лю Бихэна в сотрудничестве с Шэн Юйбо из Нанькинского университета связи и коммуникаций, используя высококачественные источники гиперзапутанности, впервые осуществили очищение квантовой запутанности на расстоянии 11 километров. Эффективность очистки оказалась более чем в 6000 раз выше, чем предыдущий лучший международный уровень. Результаты исследований недавно были опубликованы в зарубежном научном журнале «Physical Review Letters».

Квантовый повторитель – важный способ передачи квантовой связи на дальние расстояния в шумной среде, а очистка запутанности играет ключевую роль в квантовых повторителях и заключается в дистилляции высококачественной запутанности из низкокачественной запутанности. Предыдущие эксперименты по очистке запутанности требовали двух пар низкокачественных запутанных фотонов. В этот раз исследователи и их партнеры предложили схему очистки запутанности с использованием только одной пары гиперзапутанных фотонов.

Исследовательская группа подготовила пару запутанных фотонов, поляризация и путь которых находились в гиперзапутанном состоянии, и распределила их по 11-километровому мносердцевидному волоконному световоду, а затем произвела очистку квантовой запутанности. Результаты показывают, что когда исходная точность распределенной поляризационной запутанности и запутанности путей составляет около 0,665, качество очищенного запутанного состояния может быть увеличено до 0,774. При исходной точности в 0,771 точность может быть увеличена до 0,887. Исследователи также впервые использовали очистку запутанности для квантового распределения ключей (QKD), после очистки запутанности эффективная ключевая скорость в QKD на основе запутанности увеличивается с 0 до 0,371. Кроме того, ввиду того, что была использована только одна пара гиперзапутанных фотонов, эффективность очистки (около 400 пар в секунду) оказалась более чем в 6000 раз выше, чем предыдущий лучший международный уровень. 

Это достижение стало важным шагом на пути к переходу очистки запутанности на лабораторной платформе к большим расстояниям, а также значительно повышает эффективность очистки запутанности и обеспечивает надежную техническую гарантию для создания в будущем высокоэффективного квантового повторителя.