我國學者實現超越標準量子香農理論的量子通信

　　記者常河、馬榮瑞從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在量子通信實驗研究中取得重要進展，首次實現超越標準量子香農理論的量子通信。

　　香農理論是經典信息論的基礎，其中信息載體是經典系統。20世紀40年代末，美國數學家、信息論創始人克勞德·香農根據經典物理定律建立了數據傳輸模型，發展出了信息論。對于建立在經典體系之上的香農信息論來說，無論是信息載體（如光子）還是通信信道本身（如光纜），都被視作經典系統。它們具有定義明確、完全可區分的狀態。一直以來，物理學家都想要發展出信息論的量子版本，以探索當信息載體是量子系統時會產生什么新的可能性。

　　如果把信息載體推廣到量子系統則得到標準的量子香農理論，它是量子通信與量子信息的基礎，已經在量子信息壓縮、噪聲信道中的信息傳輸、糾纏輔助的量子通信等方面取得了極大的成功。近兩年的理論研究發現，當多個信道連接順序處于相干疊加態時，經典信息和量子信息的傳輸速率相比標準的量子香農理論都有進一步的提升。

　　受此啟發，李傳鋒、柳必恒等人通過構造光學量子開關，實現了兩個信道兩種連接順序的相干疊加等技術，使得相干疊加操作的保真度達到97%以上。在此基礎上，又分別實現了經典信息和量子信息的高保真度傳輸，實驗結果均優于標準量子香農理論通信模型（傳輸路徑不相干疊加）的結果。

　　該成果近日發表在國際物理學著名學術期刊《物理評論快報》上，由李傳鋒、柳必恒等人與香港大學理論物理學家合作完成，首次實現了量子信道因果序的相干疊加。

　　該工作是國際上首個利用量子信道因果序的相干疊加實現超越標準量子香農理論的量子通信原理性實驗驗證，是香農理論二次量子化的重要一步，對量子計算和量子精密測量以及在量子時空的模擬中也有重要用途。