本报讯  中国科大郭光灿院士团队柳必恒研究组与瑞典隆德大学Armin Tavakoli博士、瑞士日内瓦大学Jef Pauwels博士合作，提出一种基于“随机存取码”的随机通信框架，并在高维量子光学平台上实现高成功率的随机通信，同时给出一种具有噪声鲁棒的高维纠缠认证方案。相关成果于9月17日发表在《物理评论快报》上。

如何在不依赖复杂纠缠测量和多光子辅助的前提下，实现可扩展的高维量子通信，成为当前亟待解决的核心科学问题。针对高维纠缠测量的难题，研究团队基于随机存取码构建了一种随机通信协议。在共享n维纠缠的基础上，发送端仅通过高维移位操作与相位门（X、Z）对单光子编码两位信息x₁x₂，接收端则无需执行纠缠测量，而是根据通信需求分别对两粒子实施Z⊗Z或X⊗X的单粒子测量。该方案理论上能够以确定性成功率S=1解码x₁或x₂。进一步，研究团队提出基于成功率对共享纠缠的维度（Schmidt数）进行认证，该方法具备良好的噪声鲁棒性。

在实验实现方面，研究团队采用路径和偏振自由度混合编码构建八维子空间，显著提高了高维移位操作和构建高维测量的效率，展示出优越的可扩展性。基于共享的八维纠缠，通过全出口高维测量实现对发送方编码信息的随机解码，实验测得成功率S=0.9729±0.0001，超过了七维纠缠所能达到的理论成功率上界0.9677，从而认证了所共享的纠缠态维度不低于八维。

该研究成功规避了高维系统中复杂的纠缠测量操作，凸显了高维量子通信的显著优势。这一突破不仅消除了长期制约高维量子实验发展的技术瓶颈，还提供了一条可扩展、高噪声鲁棒的高维纠缠认证方法。同时，实验采用的“路径+偏振”混合自编码方案具有良好的可扩展性以及与城际光纤的兼容性，为未来高维量子通信的实用化和长距离分发奠定了技术基础。

中国科大张超博士（现为丹麦技术大学博士后）、博士研究生苗家乐为论文共同第一作者。中国科大特任教授胡晓敏、日内瓦大学Jef Pauwels博士、隆德大学Armin Tavakoli博士以及中国科大柳必恒研究员为论文通讯作者。

（量子网络安徽省重点实验室 物理学院 中国科学院量子信息和量子科技创新研究院 科研部）