第一作者：Dario Lago-Rivera, Samuele Grandi通訊作者：Hugues de Riedmatten未來的量子網絡將使遠距離位置之間的糾纏分布成為可能，并允許在量子通信、量子傳感和分布式量子計算中應用。該網絡的核心在于能夠在遠程互連的量子節點上生成和存儲糾纏。盡管各種遠程物理系統已經成功地糾纏在一起，但沒有一種實現包含了網絡運行的所有要求，如與電信(電信)波長的兼容性和多模操作。有鑒于此，巴塞羅那科學技術學院的Hugues de Riedmatten教授等報告了兩個空間分離的量子節點之間的預示糾纏的演示，其中糾纏存儲在多模固態量子存儲器中。在每個節點，鐠摻雜晶體存儲相關對的一個光子，另外一個光子則位于電信波長。在不同實驗室的量子存儲器之間的糾纏是通過檢測高達1.4千赫茲的電信光子來預示的，并且糾纏被存儲在晶體中，預先確定的存儲時間高達25微秒。研究表明，生成的糾纏對可以極大地抵抗預告路徑中的損失，并且展示了具有 62 種時間模式的時間多路復用操作。該研究可擴展到更遠距離的糾纏，并為基于固態資源的現場部署、多路復用量子中繼器提供了可行的途徑。
通訊作者：Zong-Quan Zhou，Chuan-Feng Li由于通信信道中不可避免的損耗，在地面上糾纏分布的距離被限制在大約100公里。量子中繼器可以通過使用量子存儲器和糾纏交換來解決這個問題。作為量子中繼器的基本鏈路，兩個遠程節點之間的兩方糾纏的預示分布只有通過內置型量子存儲器才能實現。這些方案在多路復用容量和確定性特性之間存在權衡，因此阻礙了高效量子中繼器的發展。基于吸收性量子存儲器的量子中繼器可以克服這些限制，因為它們將量子存儲器和量子光源分開。研究內容——吸收性量子存儲器之間預示糾纏的實驗演示有鑒于此，中國科學技術大學的Zong-Quan Zhou和Chuan-Feng Li等人展示了吸收性量子存儲器之間預示糾纏的實驗演示。實驗中，建造了兩個相隔3.5米的節點，每個節點包含一個偏振糾纏光子對源和一個帶寬高達1千兆赫的固態量子存儲器。中間站的聯合貝爾態測量預示著兩個量子存儲器之間最大糾纏態的成功分布，保真度為 80.4 ± 2.2%（±1 標準偏差）。這里演示的量子節點和信道可以作為量子中繼器的基本鏈路。此外，節點中使用的寬帶吸收量子存儲器與確定性糾纏源兼容，同時支持多路復用，為實際的固態量子中繼器和高速量子網絡的構建鋪平了道路。1、通過中間站的糾纏交換成功地在兩個遠端節點之間分布了預警高保真糾纏。2、該演示是基于吸收性量子存儲器和糾纏光子對源的量子中繼器基本鏈路的首次物理實現。3、該研究中的配置與確定性糾纏源和多路操作兼容，這對提高EDR至關重要，從而使研究者更接近高效和高速的量子中繼器架構。4、在上述改進的基礎上，基于吸收性固態量子存儲的量子中繼器可以構建大規模量子網絡。圖1. 量子中繼器和具有吸收量子存儲器的基本鏈路的原理圖圖5. 通過對從兩個量子存儲器中取回的光子進行偏振分析，驗證了兩個量子存儲器之間預示的遠程糾纏
1、Liu, X., Hu, J., Li, ZF. et al. Heralded entanglement distribution between two absorptive quantum memories. Nature 594, 41–45 (2021).DOI:10.1038/s41586-021-03505-3https://doi.org/10.1038/s41586-021-03505-3
2、Lago-Rivera, D., Grandi, S.,Rakonjac, J.V. et al. Telecom-heralded entanglement between multimodesolid-state quantum memories. Nature 594, 37–40 (2021).
Doi：10.1038/s41586-021-03481-8
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03481-8
