通过连续变量系统实现全光量子态共享

量子信息是一种强大的技术，用于推动安全处理和通信的信息量。使用量子纠缠在多方之间安全地分配秘密量子态称为“量子态共享”。量子态共享是量子网络和密码学中的重要协议，其工作原理如下（简单来说）：一个秘密的量子态被分成n个份额并提供给n个参与者。只有当k（其中k>n/2）玩家合作时，才能重建秘密状态，而其余n-k玩家无法访问信息。该协议还可用于量子纠错，即使某些信息丢失，也允许重建秘密状态。

在量子信息中，有两种类型的系统：离散变量系统和连续变量系统。离散变量系统很好，因为它们不容易丢失信息，且连续变量系统同样很棒，因为量子态的生成和处理是确定性而不是概率性的，这使得高精度成为可能。人们试图用连续变量系统做的一件事是在不同的地方之间共享量子态（信息）。但要做到这一点，他们需要使用一种称为电前馈的技术，该技术涉及在电和光学形式之间转换信号。不幸的是，这种技术限制了量子态共享过程的带宽。

全光量子态共享协议承诺一种使用光共享量子信息的方法，而无需将其转换为电信号。该协议已在理论上提出，但尚未实现，因为难以控制某些类型的光学设备的放大输出状态中自然存在的噪声。

据Advanced Photonics报道，华东师范大学的研究人员最近成功地实施了这样的系统。他们使用基于四波混频过程的低噪声放大器来取代电前馈设备。通过这种新方法，他们能够在两个或多个玩家之间共享量子态，其中任何两个玩家都可以一起工作以检索秘密状态，而其他玩家则一无所获。他们测试了三种不同的重建结构，发现所有结构的平均保真度为0.74±0.03，优于经典的2/3极限。他们还验证了这种新方法可以在一定的带宽范围内使用。

据通讯作者、华东师范大学精密光谱学国家重点实验室教授荆杰泰介绍：“本研究旨在消除连续变量系统中量子态共享过程的带宽限制。实验结果为实现全光量子态共享提供了一个全光平台。他补充说：“这项研究为构建全光宽带量子网络铺平了道路。