中國核技術網訊：2月13日，《自然》發表的一項研究演示了兩個相距50公里的量子存儲器的糾纏。這個距離比之前報道的距離要遠得多，或為實現多節點、遠距離糾纏鋪平了道路，有助于量子互聯網的開發。

中國科學技術大學潘建偉、包小輝、張強等與濟南量子技術研究院和中國科學院上海微系統與信息技術研究所合作，在量子中繼與量子網絡方向取得突破。他們通過發展高亮度光與原子糾纏源、低噪高效單光子頻率轉換技術和遠程單光子精密干涉技術，成功地將相距50公里光纖的兩個量子存儲器糾纏起來，為構建基于量子中繼的量子網絡奠定了基礎。

量子通信需要傳輸糾纏粒子。遠距離糾纏在過去二十年中取得了顯著的進展，要實現遠距離糾纏，需要讓糾纏光子在光纖上的節點之間傳輸或通過衛星傳輸，但嚴重的傳輸損耗限制了光子分發的成功率。而對應普通計算機存儲器的量子存儲器，其糾纏也一直無法超越1.3公里的距離，意味著現有系統可能不具有拓展性。

研究人員利用一種名為腔增強的量子效應來制備糾纏原子和光子，這種效應可以減少傳輸期間丟失的光子耦合。他們還自主研發了周期極化鈮酸鋰波導，通過非線性差頻過程，將存儲器的光波長由近紅外轉換至通信波段， 經過50公里的光纖僅衰減至百分之一以上，效率相比之前提升了16個數量級。

為實現遠程單光子干涉，團隊設計并實施了雙重相位鎖定方案，成功地把經過50公里光纖的傳輸后引起的光程差控制在50納米。最后在兩個由50公里長光纖連接的節點之間實現了糾纏——這一距離足以連接兩座城市。

研究結果表明，與糾纏光子相比，多節點之間的原子—光子糾纏可能更適合量子糾纏的遠距離傳輸。該工作得到《自然》審稿人的高度評價：“該結果是非常杰出的，向實現量子中繼方向邁出了重要一步。”

(中國核技術網 責任編輯：楊洋)