中國首次實現基於冷原子的多節點量子存儲網路

1月25日，觀察者網從中國科技大學獲悉，該校潘建偉、包小輝等研究團隊，成功地利用多光子干涉，將分離的三個冷原子量子存儲器糾纏起來，為構建多節點、遠距離的量子網路奠定了基礎。成果1月21日發表在國際權威學術期刊《自然?光子學》上，被審稿人稱讚為「多節點量子網路的里程碑」。

量子網路指的是遠程量子處理器間的互聯互通。按照其發展程度，可分為量子密鑰網路、量子存儲網路、量子計算網路三個階段。量子存儲網路是量子密鑰網路的下一階段。在每個節點，量子態存儲在量子存儲器內，能夠在適當的時候按需讀出。因此基於量子存儲網路可以進行更高級的量子信息任務，如進行量子態隱形傳輸、分散式量子計算等。

實驗裝置圖

量子存儲網路當前的主要目標是拓展節點數目、增加節點間的距離。構建量子存儲網路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路的尺度與規模。為提升糾纏亮度，潘建偉、包小輝研究組採用環形腔增強技術來增加單光子與原子系綜間耦合，進而使得糾纏製備效率大幅提升。為提升糾纏品質，該團隊採用高階模式鎖腔、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點實驗中提升了一個數量級以上。以高亮度光與原子糾纏為基礎，該研究組通過製備多對糾纏，並通過三光子干涉成功地將三個原子系綜量子存儲器糾纏起來。

潘建偉

研究人員表示，今後將有望對節點數目進一步拓展；採用量子頻率轉換技術將原子波長轉換至通信波段，也將有望對節點間的距離進行大幅拓展。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-018-0342-x

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