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中國科學家首次實現獨立量子存儲器間的遠距離糾纏

中國科學家首次實現獨立量子存儲器間的遠距離糾纏

俄羅斯衛星通訊社

中國科學技術大學的科研人員將長壽命冷原子量子存儲技術與量子頻率轉換技術相結合，採用現場光纖在相距直線距離12.5公里的獨立量子存儲節點間建立糾纏，首次成功地實現了獨立存儲器間的遠距離糾纏。 2022年8月8日, 俄羅斯衛星通訊社

2022-08-08T11:47+0800

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據《科技日報》報道，相關研究成果以編輯推薦的形式日前發表在《物理評論快報》上。研究團隊成員包括潘建偉及其同事包小輝、張強等。量子網絡的基本單元是遠距離雙節點糾纏。通過採用量子存儲技術對光子進行存儲，將使不同節點間的高效糾纏連接成為可能。構建存儲器間糾纏並拓展節點間距一直是量子網絡方向的研究熱點。已實現的雙節點糾纏實驗中，最遠直線距離僅為1.3公里。2020年，中國科大潘建偉團隊在此方向取得突破，將雙節點糾纏的光纖鏈路距離拓展至50公里。然而該實驗中，兩台量子存儲器位於同一間實驗室，並未實現長程分離。為實現長程分離的存儲器間糾纏，每個量子存儲裝置需能夠獨立操控。在本研究中，節點A位於合肥市創新產業園，節點B位於中國科大東區，二者之間由20.5公里的光纖進行連接。團隊在節點A產生了具有長壽命的光與原子糾纏，並將產生的單光子經過頻率轉換後發送到節點B，節點B將收到的光子再次頻率轉換後採用另一台量子存儲器進行存儲。此次實驗的難點在於單光子的高效傳輸以及長壽命量子存儲。團隊採用由濟南量子研究院研制的週期極化鈮酸鋰波導，將光子波長轉移至1342納米，極大地降低了光子在長光纖內的衰減。另一難點在於長壽命量子存儲，存儲壽命需超過光子傳輸時間。為此，團隊設計了一個新型的光與原子糾纏產生方案，在獲得長存儲壽命的同時，產生的光子比特編碼在時間自由度，非常適合頻率變換以及遠距離傳輸。以此為基礎，潘建偉團隊成功地實現了獨立存儲器間的遠距離糾纏。該工作為後續構建多節點量子網絡原型系統，以及進行量子物理檢驗，探索器件無關量子密鑰分發等應用奠定了基礎。

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