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中國首次實(shí)現(xiàn)基于冷原子的多節(jié)點(diǎn)量子存儲網(wǎng)絡(luò)

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2019-01-25 22:47:40 字號：A- A A+ 來源：觀察者網(wǎng)

關(guān)鍵字: 量子通信

1月25日，觀察者網(wǎng)從中國科技大學(xué)獲悉，該校潘建偉、包小輝等研究團(tuán)隊(duì)，成功地利用多光子干涉，將分離的三個(gè)冷原子量子存儲器糾纏起來，為構(gòu)建多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離的量子網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。成果1月21日發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然?光子學(xué)》上，被審稿人稱贊為“多節(jié)點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò)的里程碑”。

量子網(wǎng)絡(luò)指的是遠(yuǎn)程量子處理器間的互聯(lián)互通。按照其發(fā)展程度，可分為量子密鑰網(wǎng)絡(luò)、量子存儲網(wǎng)絡(luò)、量子計(jì)算網(wǎng)絡(luò)三個(gè)階段。量子存儲網(wǎng)絡(luò)是量子密鑰網(wǎng)絡(luò)的下一階段。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)，量子態(tài)存儲在量子存儲器內(nèi)，能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候按需讀出。因此基于量子存儲網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行更高級的量子信息任務(wù)，如進(jìn)行量子態(tài)隱形傳輸、分布式量子計(jì)算等。

實(shí)驗(yàn)裝置圖

量子存儲網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的主要目標(biāo)是拓展節(jié)點(diǎn)數(shù)目、增加節(jié)點(diǎn)間的距離。構(gòu)建量子存儲網(wǎng)絡(luò)的基本資源是光與原子間的量子糾纏。糾纏的亮度及品質(zhì)直接決定了量子網(wǎng)絡(luò)的尺度與規(guī)模。為提升糾纏亮度，潘建偉、包小輝研究組采用環(huán)形腔增強(qiáng)技術(shù)來增加單光子與原子系綜間耦合，進(jìn)而使得糾纏制備效率大幅提升。為提升糾纏品質(zhì)，該團(tuán)隊(duì)采用高階模式鎖腔、自濾波等技術(shù)，使得雜散背景光子得到很好抑制。兩者相結(jié)合，在維持糾纏品質(zhì)不變的情況下，糾纏源的亮度比以往雙節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中提升了一個(gè)數(shù)量級以上。以高亮度光與原子糾纏為基礎(chǔ)，該研究組通過制備多對糾纏，并通過三光子干涉成功地將三個(gè)原子系綜量子存儲器糾纏起來。

研究人員表示，今后將有望對節(jié)點(diǎn)數(shù)目進(jìn)一步拓展；采用量子頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)將原子波長轉(zhuǎn)換至通信波段，也將有望對節(jié)點(diǎn)間的距離進(jìn)行大幅拓展。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-018-0342-x
標(biāo)簽量子計(jì)算機(jī)
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