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近日，《合肥日報》從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組，成功實(shí)現(xiàn)確定性單光子的多模式固態(tài)量子存儲。該成果在國際上首次實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)與固態(tài)量子存儲器兩種不同固態(tài)系統(tǒng)之間的對接，并實(shí)現(xiàn)了100個時間模式的多模式量子存儲，模式數(shù)創(chuàng)造世界最高水平，為量子中繼和全固態(tài)量子網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 量子網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為可能是替代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的新一代信息網(wǎng)絡(luò)，其核心技術(shù)是量子糾纏分發(fā)。但由于不可避免的傳輸損耗，目前在信道中直接進(jìn)行糾纏分發(fā)只能達(dá)到百公里量級，要實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)程的分發(fā)需要基于量子存儲的量子中繼技術(shù)。 目前已經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的量子存儲或量子中繼方案都是基于概率性光源的存儲，因?yàn)橐话愎庠吹陌l(fā)光介質(zhì)是由大量的原子構(gòu)成，具體由哪些原子發(fā)光是不確定的，光子產(chǎn)生幾率一般低于1%，且每次發(fā)射不能保證只有一個光子，因此這類方案的長程糾纏分發(fā)時間預(yù)計(jì)將在分鐘量級以上。 在國家科研項(xiàng)目支持下，李傳鋒研究組利用自組織量子點(diǎn)(一種人造的固態(tài)原子體系)產(chǎn)生確定性單光子源，然后通過光纖傳輸?shù)?米外的另一個光學(xué)平臺上的固態(tài)量子存儲器中。他們利用局部光學(xué)加熱方法調(diào)節(jié)單光子的波長，與固態(tài)量子存儲器的操作波長相匹配，然后把單光子存儲到研究組自主研發(fā)的固態(tài)量子存儲器中，并測得單光子偏振態(tài)的存儲保真度為91.3%。 之后，他們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)確定性單光子的100個時間模式的多模式量子存儲，即一次可以存儲100個脈沖、每個脈沖中有一個單光子，模式數(shù)創(chuàng)造了世界最高水平。 李傳鋒介紹說，該成果實(shí)驗(yàn)演示了加速糾纏分發(fā)的兩個最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲。前者可以指數(shù)加速糾纏分發(fā)，后者可以線性加速，兩者結(jié)合在一起預(yù)計(jì)可以使長程糾纏分發(fā)的時間縮短到毫秒量級。該成果還首次實(shí)現(xiàn)了兩個固態(tài)量子節(jié)點(diǎn)，即量子點(diǎn)和固態(tài)量子存儲器的對接，向?qū)崿F(xiàn)全固態(tài)量子網(wǎng)絡(luò)邁出了重要的一步。 10月15日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表了該成果，審稿人給予其高度評價，認(rèn)為朝著量子中繼的正確方向邁出了重要一步。李傳鋒介紹，該成果實(shí)驗(yàn)演示了加速糾纏分發(fā)的兩個最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲。前者可以指數(shù)加速糾纏分發(fā)，后者可以線性加速，兩者結(jié)合在一起預(yù)計(jì)可以使遠(yuǎn)程糾纏分發(fā)的時間縮短到毫秒量級。 |
