量子信道不僅可以傳輸經典信息,還可以傳輸私密信息和量子信息,每種情況對應一個信道容量。標準的量子信道理論與經典理論相似,都是假定信道之間是相互獨立的,但真實的量子信道并非如此。
李 傳鋒、許金時等人選擇保偏光纖進行深入研究。保偏光纖具有極強的相位消相干,原本不能用來有效傳輸量子信息。他們利用量子通訊領域最近發展的理論工具來度 量光纖的信道容量,首先實驗測定一根120米左右長度的保偏光纖的量子容量為零,隨后對兩根相同的保偏光纖進行編碼,構成一個量子信道干涉儀,從而把量子 容量為零的保偏光纖激活。激活后兩個保偏光纖不再獨立,而是相互關聯起來構成一個無消相干子空間,從而有效地進行量子信息傳輸。
為了提高光 纖噪聲的關聯度,研究組將兩根光纖纏繞在一起,實驗測得兩根量子容量為零的保偏光纖聯合使用時的量子容量大于0.6(理想的量子信道容量為1)。量子信道 干涉儀內有兩個輸入口和兩個輸出口,通過改變干涉儀內半波片的設置,可以實現量子信息在噪聲信道中的單向傳輸或雙向傳輸。他們還進一步驗證了量子糾纏在這 種裝置下傳輸的可靠性。
學界認為,該成果演示了一種在噪聲信道中傳輸量子信息的有效方法,可用于不同量子系統的通訊和對接,為構建小型量子糾纏網絡提供了新思路,并為豐富量子通訊理論框架提供了新的物理平臺。