中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展量子中繼器的光學(xué)演示

　　記者10月31日從中國(guó)科技大學(xué)獲悉，該校潘建偉教授及其同事在國(guó)際上首次利用參量下轉(zhuǎn)換光源實(shí)現(xiàn)了基于線性光學(xué)的量子中繼器中的嵌套糾纏純化和二級(jí)糾纏交換過(guò)程。這兩項(xiàng)成果論文日前分別發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》和《物理評(píng)論快報(bào)》上。

　　量子中繼器是地面實(shí)用化遠(yuǎn)距離量子通信中必不可少的關(guān)鍵器件。受到通信鏈路衰減和噪聲等因素的影響，直接進(jìn)行量子通信的節(jié)點(diǎn)距離存在極限。為了突破這一極限，可以利用量子中繼器連接多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的量子通信。

　　潘建偉團(tuán)隊(duì)在多光子糾纏制備和操縱方面一直處于世界領(lǐng)先地位。本次工作則基于八體糾纏光源，首次演示了嵌套量子糾纏純化和級(jí)聯(lián)量子糾纏交換。通過(guò)巧妙地設(shè)置貝爾態(tài)測(cè)量裝置，不僅能完全消除糾纏交換過(guò)程中的雙光子干擾項(xiàng)，同時(shí)還保留分發(fā)量子態(tài)進(jìn)一步可操縱性。結(jié)合使用光纖模擬量子存儲(chǔ)以及測(cè)量反饋裝置，成功地實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展量子中繼器的光學(xué)演示。

　　這一開(kāi)創(chuàng)性的工作使得基于參量下轉(zhuǎn)換光源構(gòu)建量子中繼器的可行性獲得了進(jìn)一步的驗(yàn)證。該技術(shù)還可直接應(yīng)用于基于原子系綜的量子中繼器。

　　這兩項(xiàng)工作均在國(guó)際上逾越了以往只能演示量子中繼器中單次糾纏操縱的長(zhǎng)期技術(shù)障礙，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子態(tài)的連續(xù)糾纏操控，成功基于線性光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展了可擴(kuò)展量子中繼器技術(shù)?；谠摷夹g(shù)，以往量子糾纏交換過(guò)程中阻礙分發(fā)態(tài)被進(jìn)一步相干操作的主要噪聲可以被自動(dòng)剔除，這為將來(lái)實(shí)現(xiàn)基于原子系綜的可擴(kuò)展線性光量子中繼器提供了前瞻性的技術(shù)指引。