近日,中國科大合肥微尺度物質科學國家實驗室潘建偉教授和他的同事楊濤、張強等在量子通信研究領域再獲重大突破,首次成功實現了複合系統量子態的隱形傳輸及六光子糾纏態的操縱。在最新出版的英國《自然》雜誌在其子刊《自然·物理學》以封面文章形式發表了該研究成果,這是我國科學家首次在該雜誌發表封面文章。此前,潘建偉教授已經先後在《自然》雜誌發表了8篇論文,在《物理評論快報》雜誌發表了16篇論文。
1997年由潘建偉及其奧地利同事首次完成的單光子量子態隱形傳輸是量子信息發展的一個里程碑。此後,各種各樣的量子態隱形傳輸實驗得到了實現,但所有的實驗都只能傳輸單個粒子的量子態。由於和單個量子態相比所具有的複雜性,實現複合系統量子態隱形傳輸在技術上面臨著巨大的挑戰。潘建偉教授領導的中國科大研究小組在國家自然科學基金、科技部973計劃、中國科學院知識創新項目等的支持下,同德國、奧地利等國的同事合作對這一世界性難題進行近十年研究。他們首先對飛秒脈衝激光器進行改造,將其輸出功率提高了一倍以上,並且通過巧妙的設計解決了倍頻晶體容易損傷的問題,這樣就可以在實驗上同時操縱三對超高亮度的糾纏光子對。其中的一對光子可以製備成待傳輸的各種兩光子複合系統,另外兩對糾纏光子構成並行的量子通道,分別用來隱形傳輸複合系統中兩個光子的量子態。實驗結果表明,不僅兩個光子的量子態能被精確傳輸,兩光子系統中的各種關聯關係也能被精確傳輸。該實驗不僅在國際上首次成功地實現了複合系統量子態的隱形傳輸,而且第一次成功地實現了六光子糾纏態的操縱。
複合系統的量子態隱形傳輸的實現為各種實用化的量子信息研究開創了新的起點,對於容錯量子計算、量子中繼、普適量子糾錯等重要研究方向具有極其深遠的影響。為此,在近期發表的《自然》雜誌研究亮點欄目中對該工作進行專門報導,稱讚潘建偉等人的實驗成果是在“在大尺度量子通信研究中取得的長足進展”。
近年來,潘建偉教授領導的研究小組不斷在《自然》《自然·物理學》和《物理評論快報》等國際權威期刊上發表論文,在國內外學術界具有廣泛影響並被高度評價。
潘建偉教授1970年出生於浙江東陽,1992年畢業于中國科技大學近代物理系,1995年獲中國科技大學理論物理碩士學位,1999年獲奧地利維也納大學博士學位。現任中國科技大學近代物理系教授、合肥微尺度物質科學國家實驗室量子物理與量子信息實驗部主任,其研究成果多次入選世界物理學十大進展、中國十大科技進展和中國高校十大科技進展,並先後獲奧地利科學院Erich Schmid獎,歐洲物理學會Fresnel獎,第15屆“中國十大傑出青年”,第六屆“中國青年科學家獎”,2005年度“求是傑出科學家獎”和中國科學院“傑出科技成就獎”等國內外多項獎項。(中國科技大學)