单个光子携带信息量纪录被打破

　　“十大科学新闻”评选是《环球科学》杂志(《科学美国人》杂志中文版)每年的一大重头戏，从2006年开始，今年已经是第三次评选。与往年评选不同的是，2008年度“十大科学新闻”评选《环球科学》杂志与新浪网联合开设网上评选的环节。以下为候选新闻：

　　29、单个光子携带信息量纪录被打破

　　3月23日，美国物理学家胡利奥•巴雷罗(Julio Barreiro)宣布，他们成功地让单个光子携带的信息量达到1.63比特，这一数字打破了此前单个光子最多携带1.585比特信息的纪录。该研究成果有助于卫星通信的效率的最大化。

　　科学家已经可以利用非线性的量子纠缠态来实现所谓的量子密集编码(quantum dense coding)，从而增加单个光子携带的内容。其思路就是在光子的终极接收器A上都预备一对处于纠缠态的光子，并向发射器B传送其中之一。当B向A发回其信息光子时，通过测量该光子对的状态，就能得到四种可能性，这实际上就是2个比特的信息量。在最新的研究中，美国伊利诺伊大学香槟分校的巴雷罗和同事为光子对的纠缠添加了一个新的自由度，即超纠缠(hyper-entangled)。两个光子不仅拥有自旋纠缠，而且被赋予了轨道角动量，这让它以螺旋状轨迹运动。虽然该过程并没有额外编码什么信息(携带信息的依然是极化方向)，但这一光子“扭曲”能够让接收端梳理出密集编码方式中的4种状态。

　　以上图片及文字由《环球科学》杂志提供