研究的多節點網路是什麼
我國在量子網路研究領域再獲里程碑式突破。昨天，記者從中國科學技術大學獲悉，該校教授潘建偉、包小輝等成功利用多光子干涉，將分離的三個冷原子量子儲存器糾纏起來，為構建多節點、遠距離的量子網路奠定了基礎。該成果1月21日發表在國際權威學術期刊《自然·光子學》上，被審稿人稱讚為“多節點量子網路的里程碑”。
與經典網路相對應，量子網路指的是遠端量子處理器間的互聯互通。按照其發展程度可分為量子金鑰網路、量子儲存網路、量子計算網路三個階段。量子儲存網路是量子金鑰網路的下一階段。在每個節點，量子態儲存在量子儲存器內，能夠在適當的時候按需讀出。因此，有了量子儲存網路的基礎，科學家就可以進行更為高階的量子資訊任務，如進行量子態隱形傳輸、分散式量子計算等。
▲實驗室裝置圖
量子網路具有十分重要的應用價值，因此國際競爭非常激烈。量子金鑰網路已較為成熟，目前正在進入規模化應用，如我國已經建成的量子保密通訊京滬幹線等。在量子儲存網路方向，當前的主要目標是拓展節點數目、增加節點間的距離。比如，荷蘭的代爾夫特理工大學就準備搭建一個連線代爾夫特、阿姆斯特丹等城市的四節點量子網路；美國的阿貢國家實驗室、費米實驗室與芝加哥大學也在籌劃類似的量子網路。
構建量子儲存網路的基本資源是光與原子間的量子糾纏。其糾纏的亮度及品質，直接決定了量子網路的尺度與規模。為提升糾纏亮度，潘建偉、包小輝研究組採用環形腔增強技術來增加單光子與原子系綜間耦合，進而使得糾纏製備效率大幅提升。同時，在維持糾纏品質不變的情況下，該研究團隊還使糾纏源的亮度比以往雙節點實驗中提升了約十倍以上。
以高亮度光與原子糾纏為基礎，該研究組透過製備多對糾纏，並透過三光子干涉成功地將三個原子系綜量子儲存器糾纏起來。實驗中，三個量子儲存器位於兩間獨立實驗室內，二者間由18米單模光纖相連。研究人員表示，進一步結合該團隊之前實現的相關儲存和糾纏技術，將有望對節點數目進一步拓展；採用量子頻率轉換技術將原子波長轉換至通訊波段，也將有望對節點間的距離進行大幅拓展。
作者：許琦敏
編輯：沈湫莎
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