光量子信息處理領(lǐng)域重要進展！中國科大首次實驗實現(xiàn)量子信息掩蔽

  來自中國科大的消息顯示，中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、許金時等人與上饒師范學(xué)院李波、梁曉斌、南開大學(xué)陳景靈合作，在光量子信息處理領(lǐng)域取得重要進展，實驗實現(xiàn)了光量子信息的掩蔽，成功地將量子信息隱藏到非局域的量子糾纏態(tài)中。

  據(jù)了解，量子信息掩蔽 (quantum information masking) 是近期發(fā)展起來的一種信息處理協(xié)議，它將量子信息由單個量子載體完全轉(zhuǎn)移到多個載體間的量子糾纏態(tài)上，這樣一來，僅從單個載體上將提取不到任何信息。此前的研究證明雖不能實現(xiàn)對所有量子態(tài)都成立的量子信息掩蔽，但能夠?qū)崿F(xiàn)掩蔽的量子態(tài)仍是相當豐富的。量子信息掩蔽不僅在量子秘密共享、量子比特承諾等實際量子信息任務(wù)中具有廣泛應(yīng)用，也有助于對量子信息守恒等基本問題的理解。

  利用線性光學(xué)研究平臺，研究組首次實驗實現(xiàn)了量子信息掩蔽。研究組研究發(fā)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)中的光子熔接門與掩蔽操作存在對應(yīng)關(guān)系，通過構(gòu)造光子熔接門，成功地實現(xiàn)了光子偏振態(tài)的量子信息掩蔽，把單光子攜帶的量子態(tài)隱藏到了兩光子的量子糾纏態(tài)中。實驗結(jié)果表明糾纏態(tài)與理論值相比較，保真度達到97.7%。

量子信息掩蔽的工作原理和實驗實現(xiàn)。(a)邏輯線路圖，(b)實驗裝置圖

  基于量子信息掩蔽，研究組進一步實現(xiàn)了三方量子秘密共享并用來完成簡單圖像的安全傳輸。

  除此之外，研究組結(jié)合先前的實驗工作，利用量子信息掩蔽操作構(gòu)造出無消相干子空間，展現(xiàn)了量子信息掩蔽在容錯量子通信上的應(yīng)用價值。

  該成果于2021年4月30日在國際知名期刊《物理評論快報》上發(fā)表。成果展示了量子信息掩蔽作為一種全新的量子信息處理協(xié)議的可行性，對保密量子通信的理論研究和實際應(yīng)用都具有重要意義。

  該工作的共同第一作者為中科院量子信息重點實驗室的博士研究生劉正昊、上饒師范學(xué)院的梁曉斌老師和中科院量子信息重點實驗室的孫凱特任副研究員。本研究得到科技部、國家基金委、中國科學(xué)院、安徽省的支持。

  論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.170505