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    光明日报 2019年01月29日 星期二

    我国量子网络研究取得突破

    ——中科大实现基于冷原子的多节点量子存储网络

    作者:本报记者 常河 《光明日报》( 2019年01月29日 08版)

        本报合肥1月28日电(记者常河)中国科学技术大学潘建伟、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。该成果于近期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。量子存储网络是量子密钥网络的下一阶段。该方向当前的主要热点是如何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。纠缠的亮度及品质直接决定了量子网络的尺度与规模。为此,潘建伟、包小辉研究组采用环形腔增强技术来增加单光子与原子系综间耦合,并采用高阶模式锁腔、自滤波等技术来抑制杂散背景光子,使得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。以此纠缠源为基础,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。审稿人称赞这一工作为“多节点量子网络的里程碑”。

        该实验为接下来的多节点、远距离量子网络实验奠定了基础,使得分布式量子计算等成为可能。当前实验中采用的单光子为近红外波段,光纤内损耗较大。如采用量子频率转换技术将光子变换至通信波段,将有望大幅拓展节点间的距离。如采用确定性纠缠制备技术也将有望对节点数目大幅拓展。

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