3/09/2021，光纖在線訊，近日，清華大學(xué)交叉信息研究院段路明研究組在量子信息領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次在實驗中實現(xiàn)了量子中繼協(xié)議中的兩個中繼模塊間的高效糾纏連接，成功展示了量子中繼模塊連接效率的規(guī)�；�提升，這是實現(xiàn)實用化的量子中繼器的一個關(guān)鍵步驟。

近年來，如何將小規(guī)模的中繼模塊通過量子存儲器的存儲，與鄰近中繼模塊高效的連接成為一個更大的中繼模塊，從而擴(kuò)大量子糾纏在空間中的分布，因為實驗技術(shù)方面存在的困難，一直尚未實現(xiàn)。

在本次實驗中，研究人員通過將超低溫銣原子氣體囚禁在一維光晶格中，通過光學(xué)泵浦將原子制備在對磁場變化不敏感的鐘態(tài)，并且精確調(diào)控施加在原子所在位置的磁場，成功將冷原子量子中繼的相干時間提升至數(shù)十毫秒量級并能保證讀取的量子態(tài)具有很高的保真度。

此外，結(jié)合實時反饋的高速控制系統(tǒng)，通過將先產(chǎn)生量子糾纏的中繼模塊存儲至相鄰中繼模塊也產(chǎn)生量子糾纏之時，實現(xiàn)了相鄰兩個量子中繼模塊內(nèi)部的量子糾纏的異步制備。最后在兩個模塊之間通過糾纏交換，實現(xiàn)量子中繼模塊的高效糾纏連接。通過這種方式進(jìn)行糾纏連接，其連接效率線性正比于單個模塊內(nèi)部糾纏制備所需要的時間，與之前研究中未使用量子存儲的同步制備兩個中繼模塊內(nèi)部的量子糾纏所需要的二次方時間相比，改變了連接效率在規(guī)�；�上的復(fù)雜度；單個量子中繼模塊內(nèi)部糾纏制備概率為0.1%時，該工作能提高兩個量子中繼模塊糾纏連接的效率353倍。

當(dāng)未來量子中繼模塊從兩個擴(kuò)展到N個時，這種效率提升對應(yīng)了量子中繼器對直接傳輸量子通訊在量子糾纏分發(fā)效率上的指數(shù)級提升。因此該工作通過使用量子存儲，首次實現(xiàn)了不同量子中繼模塊的按需式糾纏連接，且連接效率得以規(guī)�；�提升，展現(xiàn)了量子中繼器對長程量子通信的核心加速能力。

本文整理自清華大學(xué)官網(wǎng)