中國科學家構建國際首個基於糾纏的城域量子網絡

據新華社電 (記者徐海濤、戴威)記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、包小輝、張強等人近期首次採用單光子干涉在獨立存儲節點間建立糾纏，並以此爲基礎構建了國際首個基於糾纏的城域三節點量子網絡。該研究使得現實量子糾纏網絡的距離由以往的幾十米整整提升了三個數量級至幾十公里，爲後續開展盲量子計算、分佈式量子計算、量子增強長基線干涉等量子網絡應用奠定了科學與技術基礎。5月15日國際學術期刊《自然》發表了該成果。

通過量子態的遠程傳輸來構建量子網絡是大尺度量子信息處理的基本要素。基於量子網絡，可以實現廣域量子密鑰分發以及分佈式量子計算和量子傳感，構成未來“量子互聯網”的技術基礎。

在遠距離分離的獨立量子存儲器間建立糾纏，主要挑戰在於如何控制單光子相位。近期，潘建偉團隊設計並發展了一套非常精巧的相位控制方案：首先通過超穩腔穩頻來壓制控制激光線寬，其次通過光鎖相環來構建讀寫激光間的相位關聯，最後通過遠程分時相位比對來構建兩節點間的相位關聯。採用以上相位控制技術，並利用量子頻率轉換，團隊成功實現了相距十幾千米遠的量子存儲器之間的糾纏。以此爲基礎，他們構建了國際上首個城域三節點量子糾纏網絡，該網絡可以在任意兩個量子存儲器節點間建立糾纏。

這項研究使得現實量子糾纏網絡的距離由幾十米提升至幾十公里，爲後續開展分佈式量子計算、分佈式量子傳感等量子網絡應用奠定基礎。《自然》雜誌審稿人對此給予高度評價，認爲“他們的成果開啓了量子互聯網研究的新篇章”，“爲未來大規模量子網絡鋪平了道路”。