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來(lái)源：清華大學(xué)交叉信息學(xué)院 4月20日，清華大學(xué)交叉信息研究院段路明教授研究組在《科學(xué)》期刊子刊《科學(xué)·進(jìn)展》（Science Advances）上發(fā)表了題為“25個(gè)可獨立操控的量子接口之間糾纏的實(shí)驗實(shí)現”（“Experimental entanglement of 25 individually accessible atomic quantum interfaces”的研究論文。該項研究首次實(shí)現了25個(gè)量子接口之間的量子糾纏，相比于先前加州理工學(xué)院研究組保持的4個(gè)量子接口之間糾纏的世界紀錄在接口數量上提高了約6倍。 
二維原子系綜量子接口陣列之間產(chǎn)生和驗證量子糾纏的實(shí)驗裝置圖 量子接口（Quantum interfaces）用于實(shí)現量子信息在光子和存儲粒子（通常為原子）之間的相干轉化，是連接量子存儲器或量子計算單元與光量子通信通道間的重要界面。類(lèi)似于廣泛應用經(jīng)典接口，量子接口是量子信息領(lǐng)域的基本元器件，實(shí)現量子接口之間的糾纏是構建量子網(wǎng)絡(luò )和未來(lái)量子互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)基本要求。在量子信息科學(xué)中，光子擁有最快的傳輸速度，是傳播量子信息的最佳載體，而原子擁有很長(cháng)的量子相干時(shí)間，被廣泛用于量子信息的存儲。量子接口將光子和存儲原子連接起來(lái)，實(shí)現量子信息在不同載體間的高效相互轉換。
25個(gè)原子系綜量子接口陣列中量子糾纏的驗證 2001年，段路明與合作者提出著(zhù)名的DLCZ（Duan-Lukin-Cirac-Zoller）量子中繼方案，建議用原子系綜作為光子與存儲器之間的量子接口。得益于眾多原子和光模式之間的集體增強效應，基于原子系綜的DLCZ方案是量子接口的一個(gè)理想選擇，在量子信息領(lǐng)域影響很大，國際上多個(gè)研究組致力于實(shí)現DLCZ型量子接口及其相互間的量子糾纏。加州理工學(xué)院的著(zhù)名量子信息和量子光學(xué)專(zhuān)家金布爾 （Kimble）研究組曾于2010年實(shí)現了4個(gè)DLCZ型量子接口之間的糾纏，代表此前的國際最高水平。 為了實(shí)現更多量子接口間的糾纏，構造更大的量子糾纏網(wǎng)絡(luò )，段路明研究組研發(fā)了新穎的二維量子接口陣列，解決了相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，可以方便地實(shí)現多個(gè)量子接口間的糾纏。研究人員通過(guò)光束復分技術(shù)，獨立尋址并相干調控5×5的量子接口陣列，制備了多體量子糾纏態(tài)。在25個(gè)量子接口之間，實(shí)驗利用糾纏判據以高置信度證明至少存在22體以上的真實(shí)糾纏，刷新了量子接口糾纏數量的世界記錄。 《科學(xué)·進(jìn)展》審稿人對該工作給予很高的評價(jià)，認為：“這是一個(gè)創(chuàng )紀錄的糾纏個(gè)數，也是構建第一個(gè)量子網(wǎng)絡(luò )過(guò)程中的一個(gè)重要的里程碑�！� 論文第一作者為清華大學(xué)交叉信息研究院博士研究生濮云飛，通訊作者為段路明教授，其他作者包括交叉信息研究院博士研究生蔣楠、常煒、李暢，張勝以及美國密西根大學(xué)博士研究生吳宇?lèi)�。項目得到教育部、科技部以及清華大學(xué)的經(jīng)費支持。 |
