南京邮电大学成果获评2021年度中国通信学会信息通信领域重大科技进展

　　12月11日，2022年中国信息通信大会在成都召开。会上，中国通信学会发布了“2021中国通信学会信息通信领域重大科技进展”，南京邮电大学和中国科学技术大学合作的成果“远距离高效量子纠缠纯化”入选十项重大科技进展。

　　量子通信可为国家信息安全提供保障。远距离量子通信需采用纠缠搭建通信信道，而量子纠缠在传输过程中受噪声而退化，需采用纠缠纯化的方法对退化的纠缠进行提纯。沃尔夫奖获得者美国科学院Bennett院士等率先提出量子纠缠纯化理论。由于纠缠纯化的重要性，纠缠纯化吸引了包括狄拉克奖获得者Deutsch院士、两位诺贝尔奖获得者Wineland院士、Zeilinger院士等在内的一大批国际顶尖科学家的研究。现有的纠缠纯化实验是Bennett院士纠缠纯化理论在原子、光子系统的实验室平台的原理性演示，它每次纯化需采用两对纠缠，即使纯化成功也要破坏掉一对纠缠。

　　中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋教授、柳必恒教授研究组与南京邮电大学盛宇波教授、周澜教授联合团队提出了仅需要一对超纠缠光子的纠缠纯化方案。在实验中制备出偏振和路径分别处于纠缠态的超纠缠光子对，并在11公里长的多芯光纤里进行纠缠分发，然后进行量子纠缠纯化操作。实验结果表明，分发后的偏振纠缠和路径纠缠初始保真度均为约0.665时，纯化后保真度可以提升到0.774；初始保真度均为约0.771时，纯化后保真度则可提升到0.887。他们还首次将纠缠纯化用于量子密钥分发，纯化前纠缠态的纠缠度太低，产生的有效密钥率为0，而经过纯化后有效密钥率提升到0.371。由于只需要使用一对超纠缠光子对，该方案的纯化效率比此前国际最高水平提升6000多倍。该成果迈出纠缠纯化从实验室到远距离的关键一步，大幅提升了纯化效率，还率先将纠缠纯化用于量子密钥分发，提升了安全密钥率，为实现高效率量子中继提供了有力的技术保障。（通讯员：南京邮电大学 盛宇波 张毅华）