发布时间：2023-04-13 来源：全球前沿科学
量子信息是一种强大的技术，可以增加可以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被称为“量子态共享”。量子态共享是量子网络和密码学中的一个重要协议，它的工作原理是这样的（简单地说）：一个秘密量子态分为n个共享，并给n个参与者。只有当k个（其中k＞n/2）玩家合作时，才能重建秘密状态，而其余n-k个玩家无法访问信息。该协议还可以用于量子纠错，即使一些信息丢失，也可以重建秘密状态。
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。离散变量系统的优点在于它们不容易丢失信息，连续变量系统的优点在于量子态的生成和处理是确定性的，而不是概率性的，这使得它能够实现高度的精度。人们试图用连续变量系统做的一件事是在不同的地方共享量子态（信息）。但要做到这一点，他们需要使用一种名为电前馈的技术，该技术涉及在电和光形式之间转换信号。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有望提供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，但尚未实施，因为难以控制某些类型光学设备放大输出状态中自然存在的噪声。
据《高级光子学》报道，华东师范大学的研究人员最近成功地实现了这样一个系统。他们使用了一种基于四波混频过程的低噪声放大器来代替电前馈装置。有了这种新方法，他们能够在两个或多个玩家之间共享量子态，任何两个玩家都可以一起工作来检索秘密状态，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2/3的经典极限。他们还验证了这种新方法可以在一定的带宽范围内使用。
华东师范大学精密光谱国家重点实验室荆杰泰教授表示：“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。这项研究为构建全光宽带量子网络铺平了道路。”
