記者2日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊在量子存儲和量子中繼領域取得重大進展。
據介紹，該團隊李傳鋒、周宗權研究組利用固態量子存儲器和外置糾纏光源，首次實現兩個吸收型量子存儲器之間的可預報量子糾纏，演示了多模式量子中繼，為量子世界“牛郎”和“織女”架了一座“鵲橋”。該工作為高速率、大尺度量子網絡的建設提供了全新的實現方案。
這一研究成果2日發表在國際權威學術期刊《自然》(Nature)上。
遠程量子糾纏傳輸是構建全球量子通信網絡的核心任務。因受限于光子數在光纖中的指數衰減，地面直接傳輸距離被限制在百公里水平。
據介紹，通過光纖向距離一千公里外的地方每秒發射一百億個光子，要花三百年才能接收到一個光子。為此科學家們提出量子中繼的思想，即將遠距離傳輸劃分為若干短距離基本鏈路，然后通過糾纏交換技術進行級聯，從而逐步擴大量子糾纏的距離。
量子中繼的核心器件是量子存儲器。此前，研究者已在冷原子氣體和單量子系統中實現量子中繼的基本鏈路，但均采用發射型量子存儲器，因兼容性較差，難以同時滿足確定性量子光源及多模式復用這兩個量子中繼中關鍵的通信加速技術。
李傳鋒、周宗權研究組在基于吸收型量子存儲器的量子中繼架構中，量子光源是與量子存儲器相獨立，可以同時兼容確定性量子光源以及多模式復用，是目前理論上傳輸速率最快的量子中繼方案。
經過三年多的不懈努力，研究組成功使用吸收型量子存儲器演示了量子中繼的基本鏈路。每個量子節點中除了“牛郎”“織女”量子存儲器之外，還各有一個糾纏光子對。
實驗中，每個糾纏光子對中的一個光子被量子存儲器捕獲并存儲，每個糾纏光子對的另一個光子通過光纖同時傳輸至中間站點“鵲橋”，隨后“牛郎”和“織女”借助“鵲橋”可以在沒見面的情況下成功建立糾纏。
周宗權副教授表示：“利用吸收型量子存儲器有望在未來實現高效率的量子中繼和量子網絡，進一步推動量子世界里‘牛郎與織女’的順利通信。”
李傳鋒教授說：“下一步，研究組將繼續提高量子存儲器的各項指標，并采用確定性糾纏光源，從而大幅提高糾纏分發的速率，努力實現超越光纖直接傳輸的實用化量子。”(記者吳蘭)
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