國際首次！中科大實現(xiàn)量子兩種固態(tài)系統(tǒng)之間的對接
記者昨日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室李傳鋒研究組，成功實現(xiàn)確定性單光子的多模式固態(tài)量子存儲。該成果在國際上首次實現(xiàn)量子點與固態(tài)量子存儲器兩種不同固態(tài)系統(tǒng)之間的對接，并實現(xiàn)了100個時間模式的多模式量子存儲，模式數(shù)創(chuàng)造世界最高水平，為量子中繼和全固態(tài)量子網絡的實現(xiàn)打下了堅實的基礎。
糾纏分發(fā)是構建量子網絡的核心技術。由于信道中不可避免的傳輸損耗，目前在信道中直接進行糾纏分發(fā)只能達到百公里量級，要實現(xiàn)長程的糾纏分發(fā)則需要基于量子存儲的量子中繼技術。目前已經實驗驗證的量子存儲或量子中繼方案都是基于概率性光源的存儲，因為一般光源的發(fā)光介質是由大量的原子構成，具體由哪些原子發(fā)光是不確定的，光子產生幾率一般低于1%，且每次發(fā)射不能保證只有一個光子，因此這類方案的長程糾纏分發(fā)時間預計將在分鐘量級以上。
李傳鋒研究組利用自組織量子點(一種人造的固態(tài)原子體系)產生確定性單光子源，然后通過光纖傳輸?shù)?米外的另一個光學平臺上的固態(tài)量子存儲器中。他們利用局部光學加熱方法調節(jié)單光子的波長，與固態(tài)量子存儲器的操作波長相匹配，然后把單光子存儲到研究組自主研發(fā)的固態(tài)量子存儲器中，并測得單光子偏振態(tài)的存儲保真度為91.3%。之后，他們進一步實驗實現(xiàn)確定性單光子的100個時間模式的多模式量子存儲，即一次可以存儲100個脈沖、每個脈沖中有一個單光子，模式數(shù)創(chuàng)造了世界最高水平。
李傳鋒介紹說，該成果實驗演示了加速糾纏分發(fā)的兩個最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲。前者可以指數(shù)加速糾纏分發(fā)，后者可以線性加速，兩者結合在一起預計可以使長程糾纏分發(fā)的時間縮短到毫秒量級。該成果還首次實現(xiàn)了兩個固態(tài)量子節(jié)點，即量子點和固態(tài)量子存儲器的對接，向實現(xiàn)全固態(tài)量子網絡邁出了重要的一步。
該成果發(fā)表在10月15日的國際著名學術期刊《自然·通訊》上。 （合肥日報，記者劉標）
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