中科大团队首次实现多模式量子中继

日前,中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组首次实现多模式复用的量子中继基本链路,展现了多模式复用的量子通信加速效果,并实现了两个固态存储器的量子纠缠。该工作为高速率、大尺度量子网络的建设提供了全新实现方案。《自然》杂志于6月2日发表了该成果。

据悉,李传锋、周宗权研究组长期从事基于稀土掺杂晶体的吸收型量子存储器的研究。在基于吸收型量子存储器的量子中继架构中,量子光源是与量子存储器相独立的,所以这种架构可以同时兼容确定性量子光源以及多模式复用,是目前理论上传输速率最快的量子中继方案。

经过3年多的不懈努力,课题组成功使用吸收型量子存储器演示了量子中继的基本链路。一个基本链路由两个分离的量子节点,以及中间站点贝尔态测量装置组成。每个量子节点中除了“牛郎”“织女”量子存储器之外,还各有一个纠缠光子对。实验中,每个纠缠光子对中的一个光子被量子存储器捕获并存储,每个纠缠光子对的另一个光子通过光纤同时传输至中间站点“鹊桥”进行贝尔态测量,测量的过程就是纠缠建立的过程。因此,“牛郎”和“织女”借助“鹊桥”可以在没见面的情况下成功建立纠缠。

审稿人对该工作给予了高度评价:“这个工作是对量子中继器基本链路的一个非常直接和清晰的演示……这是一项重要的成就,将为接下来的研究奠定基础。” “这个实验在量子中继应用中具有一系列的优势,比如多模式复用。”

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