我國在量子網(wǎng)絡研究領域再獲里程碑式突破。記者從中國科學技術大學獲悉，該校教授潘建偉、包小輝等成功利用多光子干涉，將分離的三個冷原子量子存儲器糾纏起來，為構建多節(jié)點、遠距離的量子網(wǎng)絡奠定了基礎。該成果1月21日發(fā)表在國際權威學術期刊《自然·光子學》上，被審稿人稱贊為“多節(jié)點量子網(wǎng)絡的里程碑”。

　　與經(jīng)典網(wǎng)絡相對應，量子網(wǎng)絡指的是遠程量子處理器間的互聯(lián)互通。按照其發(fā)展程度可分為量子密鑰網(wǎng)絡、量子存儲網(wǎng)絡、量子計算網(wǎng)絡三個階段。量子存儲網(wǎng)絡是量子密鑰網(wǎng)絡的下一階段。在每個節(jié)點，量子態(tài)存儲在量子存儲器內，能夠在適當?shù)臅r候按需讀出。因此，有了量子存儲網(wǎng)絡的基礎，科學家就可以進行更為高級的量子信息任務，如進行量子態(tài)隱形傳輸、分布式量子計算等?！　?/p>

　　▲實驗室裝置圖

　　量子網(wǎng)絡具有十分重要的應用價值，因此國際競爭非常激烈。量子密鑰網(wǎng)絡已較為成熟，目前正在進入規(guī)?；瘧茫缥覈呀?jīng)建成的量子保密通信京滬干線等。在量子存儲網(wǎng)絡方向，當前的主要目標是拓展節(jié)點數(shù)目、增加節(jié)點間的距離。比如，荷蘭的代爾夫特理工大學就準備搭建一個連接代爾夫特、阿姆斯特丹等城市的四節(jié)點量子網(wǎng)絡;美國的阿貢國家實驗室、費米實驗室與芝加哥大學也在籌劃類似的量子網(wǎng)絡。

　　構建量子存儲網(wǎng)絡的基本資源是光與原子間的量子糾纏。其糾纏的亮度及品質，直接決定了量子網(wǎng)絡的尺度與規(guī)模。為提升糾纏亮度，潘建偉、包小輝研究組采用環(huán)形腔增強技術來增加單光子與原子系綜間耦合，進而使得糾纏制備效率大幅提升。同時，在維持糾纏品質不變的情況下，該研究團隊還使糾纏源的亮度比以往雙節(jié)點實驗中提升了約十倍以上。

　　以高亮度光與原子糾纏為基礎，該研究組通過制備多對糾纏，并通過三光子干涉成功地將三個原子系綜量子存儲器糾纏起來。實驗中，三個量子存儲器位于兩間獨立實驗室內，二者間由18米單模光纖相連。研究人員表示，進一步結合該團隊之前實現(xiàn)的相關存儲和糾纏技術，將有望對節(jié)點數(shù)目進一步拓展;采用量子頻率轉換技術將原子波長轉換至通信波段，也將有望對節(jié)點間的距離進行大幅拓展。