上海交大金賢敏團隊實(shí)現混合架構的室溫寬帶存儲量子網(wǎng)絡(luò )

  ICCSZ訊 近日，上海交通大學(xué)金賢敏團隊在最新一期美國《科學(xué)》雜志子刊上發(fā)表最新研究成果，提出并實(shí)驗演示了一種混合架構的可在室溫下運行的寬帶存儲量子網(wǎng)絡(luò )，并構建了兩個(gè)不同類(lèi)型的量子存儲器作為網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)。

  “從理論上說(shuō)，每個(gè)人現在家里的光纖網(wǎng)絡(luò )都可以被改造為量子網(wǎng)絡(luò )，但過(guò)去，量子存儲器必須在接近絕對零度的情況下才能工作，這大大增加了構架量子網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)復雜度、可擴展性和成本?！苯鹳t敏說(shuō)，解決了室溫運行的問(wèn)題，不僅降低了量子計算、量子通信等應用的構架成本，也是解決了其大規模應用的一個(gè)“攔路虎”。

  據介紹，此次實(shí)現的兩種量子存儲器構成的混合型量子網(wǎng)絡(luò )，可以按需制造和存儲量子態(tài)，并且能夠在時(shí)域上對單個(gè)或多個(gè)光子進(jìn)行組合、分離、交換和分割等操作，同時(shí)量子性得到很好保持。該項研究提供了量子信息處理領(lǐng)域的新途徑，其室溫工作條件和豐富的量子態(tài)操作能力對于量子通信、量子計算和量子模擬等實(shí)際應用具有重要意義。

  20多年前，科學(xué)家就提出了量子存儲器在將量子技術(shù)推向實(shí)際應用中的重要地位。一方面，量子存儲器可以用于量子中繼，使得多條點(diǎn)對點(diǎn)通信鏈路能夠相連接，避開(kāi)了長(cháng)距離通信的損耗問(wèn)題，使得遠距離量子通信成為可能。另一方面，量子存儲器能以時(shí)分復用的方式產(chǎn)生同步的多光子，這對于提高量子計算的算力至關(guān)重要。然而，長(cháng)久以來(lái)，構建實(shí)際有用的量子存儲器本身是一個(gè)挑戰，需要同時(shí)滿(mǎn)足高帶寬、高效率、長(cháng)壽命、低噪音的指標，更重要的是能夠在室溫條件下工作。

  上海交大集成量子信息技術(shù)研究中心金賢敏團隊一直致力于室溫寬帶量子存儲的研究，特別是把目標聚焦在解決量子存儲器內數十億個(gè)原子在室溫下嚴重的噪聲和量子品質(zhì)下降問(wèn)題，并取得了突破，成功將每個(gè)操作的噪聲降低到了0.0001個(gè)水平。在前期研究基礎上，近期，研究團隊提出了一種混合架構的可在室溫下運行的寬帶存儲量子網(wǎng)絡(luò )，并且在實(shí)驗上同時(shí)集成了兩個(gè)不同類(lèi)型的量子存儲器作為網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)，向可實(shí)用化的量子存儲器和量子網(wǎng)絡(luò )邁出了重要一步。

  未來(lái)，研究團隊希望充分發(fā)掘基于室溫寬帶量子存儲器的量子網(wǎng)絡(luò )的可擴展性，通過(guò)構建更多節點(diǎn)和提升節點(diǎn)性能的方式，使得量子網(wǎng)絡(luò )具有更豐富的量子信息處理能力。