我國量子網(wǎng)絡研究獲突破 實現(xiàn)基于冷原子的多節(jié)點量子存儲網(wǎng)絡

中國科學技術大學潘建偉、包小輝研究團隊在量子網(wǎng)絡研究方面取得重要進展，成功地利用多光子干涉將分離的3個冷原子量子存儲器糾纏起來，為構建多節(jié)點、遠距離的量子網(wǎng)絡奠定了基礎。

該成果日前發(fā)表在國際權威學術期刊《自然·光子學》上，被審稿人稱贊為“多節(jié)點量子網(wǎng)絡的里程碑”。

據(jù)潘建偉介紹，量子網(wǎng)絡可分為量子密鑰網(wǎng)絡、量子存儲網(wǎng)絡、量子計算網(wǎng)絡3個階段。量子存儲網(wǎng)絡是量子密鑰網(wǎng)絡的下一階段，量子態(tài)可在每一個節(jié)點存儲在量子存儲器內，能夠在適當?shù)臅r候按需讀出。因此，基于量子存儲網(wǎng)絡可以進行更為高級的量子信息任務。

量子密鑰網(wǎng)絡已較為成熟，目前正在進入規(guī)模化應用，如我國已經(jīng)建成的量子保密通信京滬干線等。在量子存儲網(wǎng)絡方向，當前的主要目標是拓展節(jié)點數(shù)目、增加節(jié)點間的距離。

包小輝說，構建量子存儲網(wǎng)絡的基本資源是光與原子間的量子糾纏，糾纏的亮度及品質直接決定了量子網(wǎng)絡的尺度與規(guī)模。為提升糾纏亮度，研究團隊采用環(huán)形腔增強技術來增加單光子與原子系綜間耦合，使得糾纏制備效率大幅提升。為提升糾纏品質，團隊采用高階模式鎖腔、自濾波等技術，使得雜散背景光子得到很好抑制。兩者相結合，在維持糾纏品質不變的情況下，糾纏源的亮度比以往雙節(jié)點實驗中提升了一個數(shù)量級以上。（趙永新、楊保國）