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ipfs矿机(www.ipfs8.vip):中科大“量子鹊桥”登Nature封面,量子牛郎和织女没碰头就能纠缠了

梦晨 发自 凹非寺

量子位 报道 | 民众号 QbitAI

中科大首次实现多模式量子中继,并实现两个固态存储器的量子纠缠。

看不懂?

没关系,研究职员将其比喻成“量子鹊桥”:让“量子牛郎”和“量子织女”在没碰头的情形下就能发生纠缠,这下就很直观了。

该功效由中国科学手艺大学郭光灿院士团队,李传锋、周宗权研究组提出,并登上Nature封面。

量子在光纤中传输有指数级的消耗,经由50公里的光纤传输,信号将衰减至最初的十亿亿分之一。

后续研究通过转换光波长等方式,将传输距离提高到百公里量级,但这还远远不够。

为了实现长距离传输,在天下、甚至全球搭建量子网络,就需要中继方案。

中继的基本思绪就是把长程传输剖析成多段短距离传输,焦点是每个节点上的量子存储器。

通过在存储器之间确立量子纠缠,再行使纠缠交流手艺逐步扩大量子纠缠的距离。

此前的方案是纠缠光子由存储器直接发射出来的发射型存储器,李传锋教授在接受采访时示意:

之前人人用的是发射型量子存储器,要么一次只能传输1个量子,效率低;要么一次传输多个量子,但正确率低。

而本次研究用三年时间完善了吸收型量子存储器,将存储和发射分脱离来。

△来自中科院量子信息重点实验室

实现了在一次捕捉并存储4对纠缠量子的情形下,两个节点之间的纠缠保真度还实测跨越80%。

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量子是怎么被存储的?

李传锋、周宗权研究组研究的是基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储,最早于2012年实现99.9%保真度的存储。

这种存储器行使两块1.4毫米厚的掺钕钒酸钇晶体,划分处置光的两种正交偏振态。

△一种优质激光晶体

再把一片特殊设计的半波片置于两块晶体之间,来实现这两种偏振态的交换,整个量子存储器的结构就像“三明治”。

对于经典的硬盘,每一个存储单元只能存储一个比特,而量子具有相关性,一个存储单元可以一次性存储大量的量子比特。

在此基础上,研究团队在2015年行使光子的空间自由度实现了51维的存储。又在2018年完成空间、时间和频率离开的多模式复用存储。

2020年,通过在稀土掺杂晶体中刻蚀出光波导,研究出可集成的量子存储,并可凭证需求决议读出的时间。

今年4月,又将光存储时间从分钟级推进至小时级。

信号光场(Probe)被梳状的原子吸收谱吸收,并被控制光场(Control)存储为自旋引发,在射频场(RF)的操控下将光存储时间从分钟级推进至小时级,存储保真度达99.9%。

有了以上跨越10年的量子存储不停改善,才最终得以实现本次演示的多模式复用,同时存储4个量子的中继效果。

本次演示中完整的试验装置是这样的:

在现实中是这样:

△摄影:中国科大全媒体中央 杨建瑞 马潇汉 余梓铭

对于往后的研究偏向,李传锋教授示意:

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