從幾十米提升至幾十公里！中國科學家構建國際首個基于糾纏的城域量子網絡

  記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、包小輝、張強等人近期首次采用單光子干涉在獨立存儲節點間建立糾纏，并以此為基礎構建了國際首個基于糾纏的城域三節點量子網絡。該研究使得現實量子糾纏網絡的距離由以往的幾十米整整提升了三個數量級至幾十公里，為后續開展盲量子計算、分布式量子計算、量子增強長基線干涉等量子網絡應用奠定了科學與技術基礎。5月15日國際學術期刊《自然》發表了該成果。

　　通過量子態的遠程傳輸來構建量子網絡是大尺度量子信息處理的基本要素。基于量子網絡，可以實現廣域量子密鑰分發以及分布式量子計算和量子傳感，構成未來“量子互聯網”的技術基礎。

　　為在遠距離分離的獨立量子存儲器間建立糾纏，主要挑戰在于如何控制單光子相位。近期，潘建偉團隊設計并發展了一套非常精巧的相位控制方案：首先通過超穩腔穩頻來壓制控制激光線寬，其次通過光鎖相環來構建讀寫激光間的相位關聯，最后通過遠程分時相位比對來構建兩節點間的相位關聯。采用以上相位控制技術，并利用量子頻率轉換，團隊成功實現了相距十幾千米遠的量子存儲器之間的糾纏。以此為基礎，他們構建了國際上首個城域三節點量子糾纏網絡，該網絡可以在任意兩個量子存儲器節點間建立糾纏。

　　實驗節點布局示意圖。其中Alice節點位于中科大東區、Bob節點位于合肥創新產業園、Charlie節點位于安徽光機所。（研究團隊供圖）

　　這項研究使得現實量子糾纏網絡的距離由幾十米提升至幾十公里，為后續開展分布式量子計算、分布式量子傳感等量子網絡應用奠定基礎。《自然》雜志審稿人對此給予高度評價，認為“他們的成果開啟了量子互聯網研究的新篇章”，“為未來大規模量子網絡鋪平了道路”。