9月5日，记者从中国科技大学获悉，该大学院士郭光坎小组最近在高维量子通信研究方面取得了重要进展，李传峰和刘碧恒与科学院教授马库斯·胡伯合作，首次实现了高保真的32维量子纠缠态。

与0和1维系统相比，高维量子纠缠态在信道容量上有很大的优势，但要实现这一优势，就必须实现高保真、高维量子纠缠态的制备、传输和测量。以前，轨道角动量、时间或频率自由度被广泛用于编码，但无法解决高维量子纠缠态的制备、传输和测量问题。

李传峰、刘碧恒等人自2016年以来又发现了另一种编码光子路径自由度的方法，并取得了一系列前沿突破。例如，在不久的将来，商用多芯光纤被用于解决高维纠缠的传输问题，实现了在11公里光纤中有效传输4维量子纠缠态。

但是，随着维数的增加，量子系统的复杂性和操作与测量的难度大大增加。1位可以携带二维信息，5位可以携带2维信息的5次方，即32维信息。信道容量急剧增加，但信息的准确性更难保证，失真率也大大提高。李传峰说。

为了解决这些问题，李传峰和刘碧恒最近设计了一种紧凑的光学分束器来实现分束和合束，并使用空间光调制器精确地调节每束光的强度和相位。他们与奥林匹克科学院的马库斯·胡伯教授合作，从理论上提出了一种高效的高维纠缠态认证方法。对于32维纠缠态，完整的量子态色谱技术需要一百万次测量来确定量子态信息，这种新方法只需要1000次测量。

通过实验，实现了32维量子纠缠态，保真度为0.933。在保持高保真度的情况下，量子纠缠态的维数创下了新的世界纪录。著名的国际学术期刊"快宝"日前发表了这一结果。

李传峰说，这一研究进展大大提高了量子通信的信道容量，为高维系统量子物理基本问题的研究奠定了重要基础。