從幾十米提升至幾十公里！中國科學家構建國際首個基于糾纏的城域量子網(wǎng)絡

  記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、包小輝、張強等人近期首次采用單光子干涉在獨立存儲節(jié)點間建立糾纏，并以此為基礎構建了國際首個基于糾纏的城域三節(jié)點量子網(wǎng)絡。該研究使得現(xiàn)實量子糾纏網(wǎng)絡的距離由以往的幾十米整整提升了三個數(shù)量級至幾十公里，為后續(xù)開展盲量子計算、分布式量子計算、量子增強長基線干涉等量子網(wǎng)絡應用奠定了科學與技術基礎。5月15日國際學術期刊《自然》發(fā)表了該成果。

　　通過量子態(tài)的遠程傳輸來構建量子網(wǎng)絡是大尺度量子信息處理的基本要素。基于量子網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)廣域量子密鑰分發(fā)以及分布式量子計算和量子傳感，構成未來“量子互聯(lián)網(wǎng)”的技術基礎。

　　為在遠距離分離的獨立量子存儲器間建立糾纏，主要挑戰(zhàn)在于如何控制單光子相位。近期，潘建偉團隊設計并發(fā)展了一套非常精巧的相位控制方案：首先通過超穩(wěn)腔穩(wěn)頻來壓制控制激光線寬，其次通過光鎖相環(huán)來構建讀寫激光間的相位關聯(lián)，最后通過遠程分時相位比對來構建兩節(jié)點間的相位關聯(lián)。采用以上相位控制技術，并利用量子頻率轉換，團隊成功實現(xiàn)了相距十幾千米遠的量子存儲器之間的糾纏。以此為基礎，他們構建了國際上首個城域三節(jié)點量子糾纏網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡可以在任意兩個量子存儲器節(jié)點間建立糾纏。

　　實驗節(jié)點布局示意圖。其中Alice節(jié)點位于中科大東區(qū)、Bob節(jié)點位于合肥創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園、Charlie節(jié)點位于安徽光機所。（研究團隊供圖）

　　這項研究使得現(xiàn)實量子糾纏網(wǎng)絡的距離由幾十米提升至幾十公里，為后續(xù)開展分布式量子計算、分布式量子傳感等量子網(wǎng)絡應用奠定基礎�！蹲匀弧冯s志審稿人對此給予高度評價，認為“他們的成果開啟了量子互聯(lián)網(wǎng)研究的新篇章”，“為未來大規(guī)模量子網(wǎng)絡鋪平了道路”。