在量子信息科學中，量子隱型傳態是最重要和極具吸引力的合同之一，借助該合同可以實現對未知量子態無實體地高保真異地傳輸。量子隱型傳態的概念自1993年被提出以來，遭到了全球諸多科學家的廣泛關注，并在實驗和理論方面都取得極大的進展。尤其是近些年來我國科學家在遠距離星地以及光纖通道量子隱型傳態方面更是取得了一系列突破性進展。
在量子隱型傳態的研究中，信息傳輸能力是評判量子隱型傳態性能的一個重要指標。在精典的光通訊中，多路復用可以通過將多個通訊信道合并成一個信道來大大增強信息傳輸能力。可以想像，多路量子隱型傳態的發展將大大增強其信息傳輸能力。
在本研究工作中，荊杰泰院士團隊充分借助這種量子糾纏源的高容量特點，并與全光量子隱型傳態合同相結合，在單一體系中同時建立了九套并行的量子隱型傳態通道。在此基礎上，實驗演示了兩個互相獨立且正交的軌道角動量模式的同時隱型傳送。該工作為確定性地實現多通道并行量子通訊合同開辟了公路，并為建立高容量全光量子通訊網路奠定了基礎。
在實驗中，如圖1所示，該團隊首先借助原子系綜四波濾波過程制備了多通道光學軌道角動量復用的連續變量糾纏源，并分發到參與量子隱型傳態合同的發送方(Alice)以及接收方(Bob)。Alice借助一個高增益光學熱阻放大器，把待傳輸態與她所擁有的量子糾纏資源進行模式匹配的熱阻放大，并將放大后的光學輸出無檢測地通過一個全光通道傳輸給Bob。Bob在收到全光訊號以后，借助一個線性光學分束器，將其與自身所擁有的量子資源進行相干操控，進而實現待傳態的高保真復現。通過借助光學軌道角動量模式對待傳態進行編碼，實現了九通道量子隱型傳態保真度對精典極限的突破，演示了單一體系中九個量子隱型傳態通道的同時打造。
為了在實驗上演示這一全光體系所具有的量子隱型傳態并行處理能力量子隱態傳輸，該團隊在輸入端用光學軌道角動量同時編碼了兩個模式獨立且正交的待傳態，借助上述建立的全光量子隱型傳態體系量子隱態傳輸，在輸出端實現了這兩個待傳態突破精典極限的高保真復現，展示了該體系在信息容量提高方面的奇特優勢。實驗結果如圖2所示。該工作發表于Nat11,3875(2020).
圖1：全光學量子隱型傳態系統示意圖
圖2：通過全光量子隱型傳態系統同時傳送兩個軌道角動量模式