记者从中国科技大学了解到，大学院士郭广坎在高维量子通信研究方面取得了重要进展，该小组的李传峰、刘碧恒与科学院教授马库斯·胡伯合作，首次实现了高保真的32维量子纠缠态。

与0和1维系统相比，高维量子纠缠态在信道容量上有很大的优势，但要实现这一优势，就必须实现高保真、高维量子纠缠态的制备、传输和测量。以前，轨道角动量、时间或频率自由度被广泛用于编码，但无法解决高维量子纠缠态的制备、传输和测量问题。

自2016年以来，李传峰、刘碧恒等研究人员采用了光子路径自由度编码，并取得了一系列突破，包括高保真三维纠缠态的制备、超双比特信道容量限制的量子密集编码演示等。目前，研究人员利用商用多芯光纤来解决高维纠缠的传输问题，实现了4维量子纠缠态在11 km光纤中的有效传输。

但是，随着维数的增加，量子系统的复杂性和操作与测量的难度大大增加。1位可以携带二维信息，5位可以携带2维信息的5次方，即32维信息。信道容量急剧增加，但信息的准确性更难保证，失真率也大大提高。李传峰说。

为了解决这些问题，李传峰和刘碧恒设计了一种紧凑的分束器来实现分束和合束，并利用空间光调制器精确地调节每束光的强度和相位。他们与奥林匹克科学院的马库斯·胡伯教授合作，从理论上提出了一种高效的高维纠缠态认证方法。对于32维纠缠态，完整的量子态色谱技术需要一百万次测量来确定量子态信息，而这种新方法只需要1000次测量。

通过实验，实现了32维量子纠缠态，保真度为0.933。在保持高保真度的情况下，创下了量子纠缠态维数的新世界纪录。国际知名学术期刊"快宝"于8月28日发表了这一结果。

李传峰说，这一研究进展大大提高了量子通信的信道容量，为高维系统量子物理基本问题的研究奠定了重要基础。