实验首证:量子信道容量竟现不可加性
你是否好奇,量子世界会如何挑战通信极限?日前,中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子信道容量研究中实现重大突破,首次设计并实验构建出特殊的“退相并擦除”量子信道,成功验证量子相干信息的不可加性。这项里程碑成果已于8月6日登上国际顶刊《物理评论快报》。
信道容量,作为通信领域的核心参数,直接定义噪声环境下信道的传输极限。量子信道依托量子纠缠,不仅能传输经典信息,还可驾驭保密经典信息乃至神秘的量子信息。量子信道的容量随信息类型演变,呈现多元形态。
自量子信息诞生以来,学界曾假设量子信道容量与经典信道一样具有可加性。但十余年理论攻坚揭示:量子信道的经典容量和量子容量均不可加。早在2009年,郭光灿团队的李科博士历时五年,率先攻克“私密容量不可加性”难题,论文亦发表于《物理评论快报》。
不可加性犹如双耳分则失聪、合则聪敏的奇妙效应。尽管理论已充分预测,但实验观测却极其困难——常见量子信道中效应微弱,难以捕捉。
为突破此障,李传锋研究组精巧设计出融合“退相”与“擦除”的量子信道,即“退相并擦除”(dephrasure)信道。团队搭建了支持n次复用的灵活实验平台,首次清晰捕获量子相干信息的不可加性。通过对比单重、双重及三重复用信道,他们发现相干信息量从零显著跃升,复用策略的多样性直接印证了不可加效应。
此成果不仅夯实量子相干信息不可加性的实验基石,更为量子信道容量测量开辟新径,推动量子信息论步入深水区。想探索更多科学前沿?立即关注我们,携手揭开量子技术的神秘面纱!(记者 陈婉婉)
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多路复用技术主要有几种类型?它们各有什么特点?
答:多路复用技术分为四类:1. 频分多路复用,特点是将频带资源划分为多个子频段,分配给不同用户并行传输;2. 时分多路复用,通过时间片分配实现信号交错传输;3. 码分多路复用,利用编码区分用户,提升抗干扰性;4. 波分多路复用,主要用于光纤通信,以波长分割信道。
光纤通信系统使用的信道复用技术是?
信道复用技术“复用”指将多个独立信号合并为复合信号,在同一信道同步传输。例如,语音信号频谱在300~3400Hz内,可通过频分复用共享线路。
信道复用和多址方式是什么?
频分复用(FDM)将信道带宽划分为互不重叠的频段,每路信号占其一,如调频广播;时分复用(TDM)则按时间片分配信道,实现多路传输。
信道复用的优缺点?
信道复用技术能提升信道利用率,降低成本,但需解决信号间的干扰与同步问题,对设备精度要求较高。
多路复用是指在一条物理信道同时传输什么?
多路复用技术指在一条物理线路上建立多条逻辑信道,同时传输多路信号,从而提升链路效率。
“码分多路复用”是什么?
码分多路复用通过独特编码区分用户,适用于数字传输,兼具抗干扰和保密性,常见于移动通信系统。
多路复用有几个信道?
多路复用技术将多个低速信道组合为一个高速信道,提高数据链路利用率,使主干链路能同时服务多条接入链路。
为什么将同步时分复用信道称为位置化信道?
同步时分复用信道通过固定时间或频率位置分配用户,实现多路传输,故称位置化信道,可在不增加带宽下提升容量。
频分多路复用例子
频分多路复用(FDM)案例:广播电台将不同频道分配至特定频段,听众通过调频选择节目,实现多路信号同传。
分时复用原理?
分时复用以时间为信号分割参数,确保各路信号在时间轴上互不重叠,从而在不同时段传输不同信号。