《量子网络实现关键突破:新型原子阵列直接产生电信波段纠缠光子,兼容现有光纤设施》

  • 来源专题:新一代信息技术
  • 编译者: 刘飞
  • 发布时间:2025-10-25
  • 美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校研究团队成功利用镱-171原子阵列,首次直接生成电信波段的纠缠光子,攻克了量子通信在光纤传输中信号衰减的核心难题。

    这一突破性技术无需波长转换即可与现有光纤基础设施无缝兼容,实验证实其并行化网络架构可将远程纠缠速率提升百倍,且保真度可达99%。该平台通过将原子阵列与光纤阵列精准对接,实现了多通道同步量子操作,为构建连接全球量子计算机与传感器的实用化量子网络奠定了坚实基础。

    研究人员利用由 1?1Yb 原子组成的阵列构建了一个量子网络,这些原子因在长距离量子通信方面的潜力而备受关注。这一成就标志着在构建互连的量子处理器方面取得了重要进展——这样的处理器将能够支持分布式量子计算,并通过原子钟网络实现精确的时间测量功能。

  • 原文来源:https://interestingengineering.com/innovation/telecom-band-entangled-photons
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    • 中国科学技术大学潘建伟、包小辉等在量子网络方向研究取得重要进展,成功地利用多光子干涉将分离的三个冷原子量子存储器纠缠起来,为构建多节点、远距离的量子网络奠定了基础。该成果于近期发表在国际学术权威期刊《自然·光子学》上。 与经典网络相对应,量子网络指的是远程量子处理器间的互联互通。按照其发展程度可分为:量子密钥网络、量子存储网络、量子计算网络三个阶段。量子密钥网络已较为成熟,目前正在进入规模化应用,如我国已经建成的量子保密通信京沪干线等。量子存储网络是量子密钥网络的下一阶段。该方向当前的主要热点是如何拓展节点数目以及增加节点间的距离。 构建量子存储网络的基本资源是光与原子间的量子纠缠。纠缠的亮度及品质直接决定了量子网络的尺度与规模。为此,潘建伟、包小辉研究组采用环形腔增强技术来增加单光子与原子系综间耦合,并采用高阶模式锁腔、自滤波等技术来抑制杂散背景光子,使得在维持纠缠品质不变的情况下,纠缠源的亮度比以往双节点实验中提升了一个数量级以上。以此纠缠源为基础,该研究组通过制备多对纠缠,并通过三光子干涉成功地将三个原子系综量子存储器纠缠起来。审稿人称赞这一工作为“多节点量子网络的里程碑”。 该实验为接下来的多节点、远距离量子网络实验奠定了基础,使得分布式量子计算等成为可能。当前实验中采用的单光子为近红外波段,光纤内损耗较大。如采用量子频率转换技术将光子变换至通信波段,将有望大幅拓展节点间的距离。如采用确定性纠缠制备技术也将有望对节点数目大幅拓展。
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    • 编译者:刘飞
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