我国量子网络研究取得突破

我国量子网络研究取得突破
——中科大实现基于冷原子的多节点量子存储网络

中国科学技术大学潘建伟、包小辉等在量子网络方向研究取得重要进展，成功地利用多光子干涉将分离的三个冷原子量子存储器纠缠起来，为构建多节点、远距离的量子网络奠定了基础。该成果于近期发表在国际学术权威期刊《自然·光子学》上。

与经典网络相对应，量子网络指的是远程量子处理器间的互联互通。按照其发展程度可分为：量子密钥网络、量子存储网络、量子计算网络三个阶段。量子密钥网络已较为成熟，目前正在进入规模化应用，如我国已经建成的量子保密通信京沪干线等。量子存储网络是量子密钥网络的下一阶段。该方向当前的主要热点是如何拓展节点数目以及增加节点间的距离。

构建量子存储网络的基本资源是光与原子间的量子纠缠。纠缠的亮度及品质直接决定了量子网络的尺度与规模。为此，潘建伟、包小辉研究组采用环形腔增强技术来增加单光子与原子系综间耦合，并采用高阶模式锁腔、自滤波等技术来抑制杂散背景光子，使得在维持纠缠品质不变的情况下，纠缠源的亮度比以往双节点实验中提升了一个数量级以上。以此纠缠源为基础，该研究组通过制备多对纠缠，并通过三光子干涉成功地将三个原子系综量子存储器纠缠起来。审稿人称赞这一工作为“多节点量子网络的里程碑”。

该实验为接下来的多节点、远距离量子网络实验奠定了基础，使得分布式量子计算等成为可能。当前实验中采用的单光子为近红外波段，光纤内损耗较大。如采用量子频率转换技术将光子变换至通信波段，将有望大幅拓展节点间的距离。如采用确定性纠缠制备技术也将有望对节点数目大幅拓展。（记者 常河）