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      我團隊首次實現獨立量子存儲器間的遠距離糾纏

      點擊:143次    發布時間:2022-08-08 15:27:41.032

      科技日報合肥8月7日電 (記者吳長鋒)記者7日從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉及其同事包小輝、張強等,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,采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。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。

      量子網絡的基本單元是遠距離雙節點糾纏。通過采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。構建存儲器間糾纏并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,兩臺量子存儲器位于同一間實驗室,并未實現長程分離。

      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位于合肥市創新產業園,節點B位于中國科大東區,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,并將產生的單光子經過頻率轉換后發送到節點B,節點B將收到的光子再次頻率轉換后采用另一臺量子存儲器進行存儲。

      實驗難點在于單光子的高效傳輸以及長壽命量子存儲。團隊采用由濟南量子研究院研制的周期極化鈮酸鋰波導,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。另一難點在于長壽命量子存儲,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。

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