近日，《合肥日報》從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士領(lǐng)導的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室李傳鋒研究組，成功實(shí)現確定性單光子的多模式固態(tài)量子存儲。該成果在國際上首次實(shí)現量子點(diǎn)與固態(tài)量子存儲器兩種不同固態(tài)系統之間的對接，并實(shí)現了100個(gè)時(shí)間模式的多模式量子存儲，模式數創(chuàng )造世界最高水平，為量子中繼和全固態(tài)量子網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現打下了堅實(shí)的基礎。

　　量子網(wǎng)絡(luò )被認為可能是替代現有互聯(lián)網(wǎng)的新一代信息網(wǎng)絡(luò )，其核心技術(shù)是量子糾纏分發(fā)。但由于不可避免的傳輸損耗，目前在信道中直接進(jìn)行糾纏分發(fā)只能達到百公里量級，要實(shí)現更遠程的分發(fā)需要基于量子存儲的量子中繼技術(shù)。

　　目前已經(jīng)實(shí)驗驗證的量子存儲或量子中繼方案都是基于概率性光源的存儲，因為一般光源的發(fā)光介質(zhì)是由大量的原子構成，具體由哪些原子發(fā)光是不確定的，光子產(chǎn)生幾率一般低于1%，且每次發(fā)射不能保證只有一個(gè)光子，因此這類(lèi)方案的長(cháng)程糾纏分發(fā)時(shí)間預計將在分鐘量級以上。

　　在國家科研項目支持下，李傳鋒研究組利用自組織量子點(diǎn)(一種人造的固態(tài)原子體系)產(chǎn)生確定性單光子源，然后通過(guò)光纖傳輸到5米外的另一個(gè)光學(xué)平臺上的固態(tài)量子存儲器中。他們利用局部光學(xué)加熱方法調節單光子的波長(cháng)，與固態(tài)量子存儲器的操作波長(cháng)相匹配，然后把單光子存儲到研究組自主研發(fā)的固態(tài)量子存儲器中，并測得單光子偏振態(tài)的存儲保真度為91.3%。

　　之后，他們進(jìn)一步實(shí)驗實(shí)現確定性單光子的100個(gè)時(shí)間模式的多模式量子存儲，即一次可以存儲100個(gè)脈沖、每個(gè)脈沖中有一個(gè)單光子，模式數創(chuàng )造了世界最高水平。

　　李傳鋒介紹說(shuō)，該成果實(shí)驗演示了加速糾纏分發(fā)的兩個(gè)最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲。前者可以指數加速糾纏分發(fā)，后者可以線(xiàn)性加速，兩者結合在一起預計可以使長(cháng)程糾纏分發(fā)的時(shí)間縮短到毫秒量級。該成果還首次實(shí)現了兩個(gè)固態(tài)量子節點(diǎn)，即量子點(diǎn)和固態(tài)量子存儲器的對接，向實(shí)現全固態(tài)量子網(wǎng)絡(luò )邁出了重要的一步。

　　10月15日，國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表了該成果，審稿人給予其高度評價(jià)，認為朝著(zhù)量子中繼的正確方向邁出了重要一步。李傳鋒介紹，該成果實(shí)驗演示了加速糾纏分發(fā)的兩個(gè)最重要的要素，即確定性量子光源和多模式量子存儲。前者可以指數加速糾纏分發(fā)，后者可以線(xiàn)性加速，兩者結合在一起預計可以使遠程糾纏分發(fā)的時(shí)間縮短到毫秒量級。

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