絡み合ったququartsによるスーパーデンスコーディングのチャネル容量制限を破る

Quantum Superdenseコーディングプロトコルは、2人のユーザー間で共有量子エンタングルメントを使用することにより、チャネル容量を強化します。チャネル容量は、絡み合ったキュービットを使用する場合、2回になる可能性があります。ただし、この制限は、高次元の絡み合いを使用して超えることができます。最大0.98の忠実度を持つ高品質のエンタングルクォートを使用して制限を超える実験を報告し、チャネル容量が2.09±0.01のことを示しています。測定されたチャネル容量は、1つのクォートのみを送信するときに得られたチャネル容量よりも高くなります。セットアップを使用して、0.952の忠実度で5色画像を送信します。私たちの実験は、高次元の絡み合いの大きな利点を示しており、高次元の量子情報プロセスに関する研究を刺激します。

Quantum superdense coding protocols enhance channel capacity by using shared quantum entanglement between two users. The channel capacity can be as high as 2 when one uses entangled qubits. However, this limit can be surpassed by using high-dimensional entanglement. We report an experiment that exceeds the limit using high-quality entangled ququarts with fidelities up to 0.98, demonstrating a channel capacity of 2.09 ± 0.01. The measured channel capacity is also higher than that obtained when transmitting only one ququart. We use the setup to transmit a five-color image with a fidelity of 0.952. Our experiment shows the great advantage of high-dimensional entanglement and will stimulate research on high-dimensional quantum information processes.