近日，《合肥日?qǐng)?bào)》從中國(guó)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(chǔ)。該成果在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)與固態(tài)量子存儲(chǔ)器兩種不同固態(tài)系統(tǒng)之間的對(duì)接，并實(shí)現(xiàn)了100個(gè)時(shí)間模式的多模式量子存儲(chǔ)，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(jí)，要實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)程的分發(fā)需要基于量子存儲(chǔ)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(chǔ)或量子中繼方案都是基于概率性光源的存儲(chǔ)，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(gè)光子，因此這類(lèi)方案的長(zhǎng)程糾纏分發(fā)時(shí)間預(yù)計(jì)將在分鐘量級(jí)以上。

量子通信

在國(guó)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(guò)光纖傳輸?shù)?米外的另一個(gè)光學(xué)平臺(tái)上的固態(tài)量子存儲(chǔ)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(zhǎng)，與固態(tài)量子存儲(chǔ)器的操作波長(zhǎng)相匹配，然后把單光子存儲(chǔ)到研究組自主研發(fā)的固態(tài)量子存儲(chǔ)器中，并測(cè)得單光子偏振態(tài)的存儲(chǔ)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(gè)時(shí)間模式的多模式量子存儲(chǔ)，即一次可以存儲(chǔ)100個(gè)脈沖、每個(gè)脈沖中有一個(gè)單光子，模式數(shù)創(chuàng)造了世界最高水平。

量子通信

李傳鋒介紹說(shuō)，該成果實(shí)驗(yàn)演示了加速糾纏分發(fā)的兩個(gè)最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲(chǔ)。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(zhǎng)程糾纏分發(fā)的時(shí)間縮短到毫秒量級(jí)。該成果還首次實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)固態(tài)量子節(jié)點(diǎn)，即量子點(diǎn)和固態(tài)量子存儲(chǔ)器的對(duì)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(guó)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(píng)價(jià)，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(gè)最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲(chǔ)。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(shí)間縮短到毫秒量級(jí)。