中科大實(shí)現50公里光纖的存儲器間的量子糾纏，創(chuàng )下新紀錄！

  ICCSZ訊 濟南量子技術(shù)研究院量子探測與波導器件實(shí)驗室張強教授、謝秀平高工、鄭名揚副研究員基于自主研發(fā)的周期極化鈮酸鋰波導，助力中國科技大學(xué)潘建偉院士團隊成功將相距50公里光纖的兩個(gè)量子存儲器糾纏起來(lái)，并演示了經(jīng)由22公里外場(chǎng)光纖的雙節點(diǎn)糾纏。該成果將實(shí)用化的量子中繼器向前推進(jìn)了一大步，為構建基于量子中繼的量子網(wǎng)絡(luò )奠定了堅實(shí)基礎。相關(guān)論文近日發(fā)表在國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

  構建全球化量子網(wǎng)絡(luò )并在此基礎上實(shí)現量子通信是量子信息研究的終極目標之一。目前最遠的點(diǎn)對點(diǎn)地面安全通信距離僅為百公里量級，通過(guò)發(fā)展量子中繼技術(shù)，有望進(jìn)一步大幅拓展安全通信距離。

  然而，受限于光與原子糾纏亮度低、原子存儲器波長(cháng)與通信光纖不匹配和遠程單光子干涉等技術(shù)瓶頸，此前最遠光纖量子中繼僅為公里量級。針對上述技術(shù)難題，研究團隊首先采用環(huán)形腔增強技術(shù)提升單光子與原子系綜間耦合，并優(yōu)化光路傳輸效率，將此前的光與原子糾纏的亮度提高了一個(gè)數量級;其次，原子存儲器對應的光波長(cháng)在光纖中的損耗約為3.5分貝/公里，在50公里光纖中，光信號將衰減至十億億分之一，使得量子通信無(wú)法實(shí)現。張強教授團隊自主研發(fā)的周期極化鈮酸鋰波導，通過(guò)非線(xiàn)性差頻過(guò)程，將存儲器的光波長(cháng)由近紅外轉換至通信波段，經(jīng)過(guò)50公里的光纖僅衰減至百分之一以上，效率相比之前提升了16個(gè)數量級;最后為實(shí)現遠程單光子干涉，研究團隊設計并實(shí)施了雙重相位鎖定方案，成功地把經(jīng)過(guò)50公里光纖傳輸后引起的光程差控制在50納米左右。