清華大學首次實現25個獨立介面間的量子糾纏

記者27日從清華大學獲悉，該校交叉信息研究院段路明研究組在量子信息領域取得重要進展，首次實現25個量子介面之間的量子糾纏。相比於之前加州理工學院研究組保持的4個量子介面之間糾纏的世界紀錄，段路明團隊將糾纏的量子介面數目提高了約6倍。該成果相關論文近日發表在《科學·進展》上。

量子介面用於實現量子信息在光子和存儲粒子（通常為原子）之間的相互轉化，是連接量子存儲器或量子計算單元與光量子通信通道間的重要界面。段路明介紹道，對量子網路而言，量子介面相當於現有的網路介面，量子介面越多，意味著更多的量子設備可以接入量子網路。「量子信息領域的最終目標是要實現量子互聯網，而量子介面是量子互聯網的基本元器件之一，能相互糾纏的介面越多越好。」

他進一步闡述道，在量子信息科學中，光子擁有最快的傳輸速度，是傳播量子信息的最佳載體，而原子擁有很長的量子相干時間，被廣泛應用於量子信息的存儲。量子介面將光子和存儲原子鏈接起來，實現量子信息在不同在載體間的高效相互轉換。

量子介面雖然重要，但增加其糾纏數量難度巨大。2010年，著名量子信息和量子光學專家Kimble研究組實現4個量子介面之間的糾纏，此後多年在糾纏介面的數量上無重大進展。

「我們研發了新穎的二維量子介面陣列，解決了相關技術問題，可以方便地實現多個量子介面間的糾纏。」段路明說。研究人員通過光束復分技術，獨立定址並相干調控5 *5的量子介面陣列，製備了多體量子糾纏態，在25個量子介面之間，實驗利用糾纏判據以高信度證明至少存在22體以上的真實糾纏，刷新了量子介面糾纏數量的世界紀錄。審稿人對這一工作評價為，」這是一個創紀錄的糾纏個數，也是構建第一個量子網路過程中的一個重要里程碑。「

段路明表示，接下來將致力於繼續增加糾纏介面數量，同時進一步提高介面之間的糾纏質量。

該論文第一作者為清華大學交叉信息研究院博士研究生濮雲飛，通訊作者為段路明，其他作者包括該學院博士研究生蔣楠、常煒、李暢、張勝及美國密西根大學博士研究生吳宇愷。該項目得到教育部、科技部以及清華大學的經費支持。

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