【前沿技術】光纖中超過50千米的量子糾纏

2020-12-02 騰訊網

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受歐盟「地平線2020計劃」資助，奧地利因斯布魯克大學的研究人員首次在光纖中實現了50km以上的離子與光子糾纏。

現有量子網絡採用光纖和糾纏光子實現量子信息節點之間的連接，但波導吸收、退相干等因素會破壞光子糾纏態，限制了量子網絡的發送距離。為此，研究人員用腔量子電動力學技術實現了離子與光子糾纏，通過單光子糾纏量子變頻器使光子頻率轉換到電信C波段。網絡節點由線性射頻保羅阱中的40Ca+和光學腔組成，波長393nm的拉曼雷射通過雙色腔介導的拉曼躍遷激發離子，離子向下躍遷發射波長854nm的光子，光子的偏振態與離子的電子態糾纏。光子耦合進入保偏轉換系統，利用周期性極化的鈮酸鋰晶體的光學非線性效應產生波長1550nm的光子，並進入50.47km的單模光纖中。計數光子，離子的電子態則由40Ca+光學四極時鐘通過標準螢光狀態檢測。測量結果明顯違反Bell不等式，證明光子和離子間存在糾纏。

圖 量子信息很難通過光纖進行遠距離傳輸

這項研究為利用糾纏態構建量子網絡提供了一種可行途徑，系統優化後有望以1Hz以上的速率進行100km的量子糾纏。

（藍海星）

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