量子信道不仅可以传输经典信息,还可以传输私密信息和量子信息,每种情况对应一个信道容量。标准的量子信道理论与经典理论相似,都是假定信道之间是相互独立的,但真实的量子信道并非如此。
李 传锋、许金时等人选择保偏光纤进行深入研究。保偏光纤具有极强的相位消相干,原本不能用来有效传输量子信息。他们利用量子通讯领域最近发展的理论工具来度 量光纤的信道容量,首先实验测定一根120米左右长度的保偏光纤的量子容量为零,随后对两根相同的保偏光纤进行编码,构成一个量子信道干涉仪,从而把量子 容量为零的保偏光纤激活。激活后两个保偏光纤不再独立,而是相互关联起来构成一个无消相干子空间,从而有效地进行量子信息传输。
为了提高光 纤噪声的关联度,研究组将两根光纤缠绕在一起,实验测得两根量子容量为零的保偏光纤联合使用时的量子容量大于0.6(理想的量子信道容量为1)。量子信道 干涉仪内有两个输入口和两个输出口,通过改变干涉仪内半波片的设置,可以实现量子信息在噪声信道中的单向传输或双向传输。他们还进一步验证了量子纠缠在这 种装置下传输的可靠性。
学界认为,该成果演示了一种在噪声信道中传输量子信息的有效方法,可用于不同量子系统的通讯和对接,为构建小型量子纠缠网络提供了新思路,并为丰富量子通讯理论框架提供了新的物理平台。