2月13日，《自然》发表的一项研究演示了两个相距50公里的量子存储器的纠缠。这个距离比之前报道的距离要远得多，或为实现多节点、远距离纠缠铺平了道路，有助于量子互联网的开发。
明升官网明升体育app技术大学潘建伟、包小辉、张强等与济南量子技术研究院和明升官网明升体育app院上海微系统与信息技术研究所合作，在量子中继与量子网络方向取得突破。他们通过发展高亮度光与原子纠缠源、低噪高效单光子频率转换技术和远程单光子精密干涉技术，成功地将相距50公里光纤的两个量子存储器纠缠起来，为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。
量子通信需要传输纠缠粒子。远距离纠缠在过去二十年中取得了显著的进展，要实现远距离纠缠，需要让纠缠光子在光纤上的节点之间传输或通过卫星传输，但严重的传输损耗限制了光子分发的成功率。而对应普通计算机存储器的量子存储器，其纠缠也一直无法超越1.3公里的距离，意味着现有系统可能不具有拓展性。
研究人员利用一种名为腔增强的量子效应来制备纠缠原子和光子，这种效应可以减少传输期间丢失的光子耦合。他们还自主研发了周期极化铌酸锂波导，通过非线性差频过程，将存储器的光波长由近红外转换至通信波段，经过50公里的光纤仅衰减至百分之一以上，效率相比之前提升了16个数量级。
为实现远程单光子干涉，团队设计并实施了双重相位锁定方案，成功地把经过50公里光纤的传输后引起的光程差控制在50纳米。最后在两个由50公里长光纤连接的节点之间实现了纠缠——这一距离足以连接两座城市。
研究结果表明，与纠缠光子相比，多节点之间的原子—光子纠缠可能更适合量子纠缠的远距离传输。该工作得到《自然》审稿人的高度评价：“该结果是非常杰出的，向实现量子中继方向迈出了重要一步。”
相关论文信息：http://doi.org/10.1038/s41586-020-1976-7
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