中國(guó)科大成功構(gòu)建高糾纏效率城域三節(jié)點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò)

近日，通過遠(yuǎn)程量子狀態(tài)傳輸建設(shè)量子網(wǎng)絡(luò)被視為大規(guī)模量子信息處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以此為基礎(chǔ)，廣域量子密鑰分配、分布式量子計(jì)算和量子傳感器成為未來“量子互聯(lián)網(wǎng)”的核心組成部分。

現(xiàn)有的單光子傳輸量子密鑰網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)相對(duì)成熟。為了拓展到分布式量子計(jì)算和量子傳感器等領(lǐng)域，我們需要借助量子中繼技術(shù)在長(zhǎng)達(dá)數(shù)十公里內(nèi)的遠(yuǎn)距量子存儲(chǔ)器之間建立糾纏，隨后通過廣域量子隱形傳態(tài)連接這些節(jié)點(diǎn)。

中國(guó)科技大學(xué)的科學(xué)家們首次成功地使用單個(gè)光子干涉在獨(dú)立存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間建立糾纏，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了全球首個(gè)基于糾纏的城域三節(jié)點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠在任意兩個(gè)量子存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)之間建立糾纏。

據(jù)官方報(bào)道，這項(xiàng)研究將現(xiàn)實(shí)中的量子糾纏網(wǎng)絡(luò)距離從過去的幾十米大幅提高到了幾十公里，為后續(xù)開展盲量子計(jì)算、分布式量子計(jì)算、量子增強(qiáng)長(zhǎng)基線干涉等量子網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)和技術(shù)支持。

相關(guān)研究成果已于5 月 15 日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表（DOI:10.1038/s41586-024-07308-0）。同時(shí)，《自然》雜志還在同期刊登了美國(guó)哈佛大學(xué) Lukin 團(tuán)隊(duì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，他們首次在 SiV 色心體系實(shí)現(xiàn)了雙節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)距離糾纏。相較之下，中國(guó)科大的研究在糾纏效率上具有顯著優(yōu)勢(shì)，比哈佛大學(xué)的工作高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。