本报讯 近日,中国科大潘建伟、包小辉等在量子网络方向研究取得重要进展,成功地利用多光子干涉将分离的三个冷原子量子存储器纠缠起来,为构建多节点、远距离的量子网络奠定了基础。该成果于1月21日发表在国际学术权威期刊《自然·光子学》上。
与经典网络相对应,量子网络指的是远程量子处理器间的互联互通。按照其发展程度可分为:量子密钥网络、量子存储网络、量子计算网络三个阶段。量子存储网络是量子密钥网络的下一阶段。
鉴于量子网络的重要应用价值,国际竞争非常激烈。量子密钥网络已较为成熟,目前正在进入规模化应用,如我国已经建成的量子保密通信京沪干线等。在量子存储网络方向,当前的主要目标是拓展节点数目以及增加节点间的距离。
构建量子存储网络的基本资源是光与原子间的量子纠缠。潘建伟、包小辉研究组采用高阶模式锁腔、自滤波等技术,使得杂散背景光子得到很好抑制。两者相结合,在维持纠缠品质不变的情况下,纠缠源的亮度比以往双节点实验中提升了一个数量级以上。
以高亮度光与原子纠缠为基础,该研究组通过制备多对纠缠,并通过三光子干涉成功地将三个原子系综量子存储器纠缠起来。实验中,三个量子存储器位于两间独立实验室内,二者间由18米单模光纤相连。审稿人称赞这一工作为“多节点量子网络的里程碑”。进一步结合该团队之前实现的百毫秒存储技术,以及里德堡纠缠技术,将有望对节点数目进一步拓展。采用量子频率转换技术将原子波长转换至通信波段,也将有望对节点间的距离进行大幅拓展。 (宗合)