喜报频传！潘建伟团队实现现实条件下最远距离的量子纠缠

　　今天，中国科学技术大学潘建伟团队再传喜报，该团队的最新成果以《分隔12。5公里的两个原子系综之间的后选择纠缠现象》〔1〕为题发表在物理学顶刊《物理评论快报》上。论文中，研究人员展示了一对相隔12。5公里的纠缠量子存储器的光学连接，实现了迄今为止最远的物理距离。今年早些时候的另一项研究〔2〕实现了33公里的量子纠缠，但他们是在实验室环境中进行的，而此次是在城市环境中进行的。
　　01hr相隔12。5公里的量子存储器间建立纠缠
　　量子互联网有望实现安全通信、精确传感和分布式量子计算，实现这一梦想的进展通常是以量子信息通过光纤卫星连接共享的距离来衡量。
　　新的实验在两个基于原子的存储器之间建立了纠缠。该论文作者、中国科学技术大学教授包小辉说〔3〕：在以前使用卫星或光纤实现纠缠分发的过程中，与其他链路的进一步连接是具有挑战性的，相比之下，在量子存储器中存储信息为通过链接网络分发纠缠提供了一个‘缓冲区’。
　　包小辉，中国科学技术大学教授
　　在该团队的实验中，存储器的组成元素都是原子气体，它们以自旋波的形式存储信息，成功在两个物理上相隔12。5公里的原子量子存储器之间建立了后选择纠缠，存储时间长达100s。
　　第一个节点中建立了原子光子纠缠：信息被写入一个光子中，这个光子被降频并通过20。5公里的商业光纤网络低损耗地传输到第二个存储元件。最终的纠缠被验证为具有90的保真度，为实现城域规模的量子网络迈出了重要一步。
　　城市环境中12公里量子纠缠实验布局。上：存储节点（A和B）的鸟瞰图，这些节点相距12。5公里，并与20。5公里的光纤连接（17公里与3。5公里长的光纤环路一起部署）。每个节点都包含一个87Rb原子和一个量子频率转换器。中：实验原理图；下：相应的电平方案。
　　在这些步骤中，研究人员克服了几项挑战，包括在两个遥远的实验室中同步泵浦激光器。下一步的工作将是通过预示（heralding）信号来告诉研究人员何时建立纠缠（当前的方法涉及后选择，其中纠缠是通过测量来验证的）。
　　02hr研究一大特色：在实验室外环境演示
　　除此之外，光子盒曾在7月初报道过在《自然》杂志上的另一项研究：来自德国、奥地利、中国的联合团队通过长度达33公里的光纤链路，展示了两个远程量子节点之间的纠缠分发铷（Rb）原子在相距400米的位置实现了独立捕获和操纵。结果表明，在电信光纤链路上进行纠缠分发是可行的。但他们是在实验室环境中进行的，而不是在城市环境中。因此，潘建伟团队通过创造现实条件下的最远纠缠距离，为城域量子网络打下了基础。
　　33公里的纠缠实验。（右）实验装置示意图。每个节点位于相距400米的建筑物中，单个铷原子被加载到光学偶极子陷阱中；（左）长度为L6、11、23和33公里的测量设置组合和光纤配置节点中相关测量结果的概率。在33公里的长度时，成功概率为1。22106，重复率为R9。7kHz；所有测量保真度都明显超过了0。5的界限，因此清楚地见证了纠缠态。
　　参考链接：
　　〔1〕https：journals。aps。orgprlabstract10。1103PhysRevLett。129。050503
　　〔2〕https：www。nature。comarticless41586022047644
　　〔3〕https：physics。aps。orgarticlesv14s75