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北京时间2月13日凌晨，最新一期 Nature发表了中国科学技术大学潘建伟团队的最新重磅成果：两个量子存储器通过光纤跨越数十公里实现远程纠缠。
在这项最新研究中，潘建伟、包小辉及其同事利用一种名为腔增强的量子效应，来制备纠缠原子和光子，再将这些纠缠原子和光子转换为适合于电信传输的频率，最后在两个由50公里长光纤连接的节点之间实现了纠缠。
研究结果表明，与纠缠光子相比，多节点之间的原子–光子纠缠可能更适合量子纠缠的远距离传输。
本项研究演示了两个相距50公里的量子存储器的纠缠，这一距离足以连接两座城市，并比之前报道的距离要远得多，或为实现多节点、远距离纠缠铺平了道路，有助于量子互联网的开发。
就像计算机中的硬盘驱动器一样，量子储存器存储量子信息。它们是构建量子互联网的必要部分，并将促进实现超安全的量子通信，允许远程量子计算机一起工作。
以前，科学家已经实现了相距1200公里的单个光粒子纠缠，但是这种纠缠无法存储，而量子储存器纠缠之前最大物理距离只有一公里之遥。
远程纠缠的突破
实现连接远程量子处理器的量子互联网，将能够支持许多革命性的应用，比如分布式量子计算。而想要实现量子通信，建立远程量子存储器之间的纠缠是关键挑战。
尽管相关研究已经取得了巨大进展，但由于严重的传输损失，此前两个节点之间可实现的最大物理距离是1.3公里，想要实现远程纠缠依然存在巨大挑战。
为了将距离扩展到城市规模，在这项最新论文中，研究人员将基于原子团的量子储存器与有效的量子频率转换（QFC）相结合，并通过数十公里的城市级光纤传输，实现了两个量子储存器的纠缠。
原子集合之间的远程纠缠产生示意图，两个量子存储节点（节点 A 和 B）通过光纤连接到一个用于光子测量的中间站。
具体而言，研究人员利用腔增强来创建原子-光量子纠缠的明亮来源，并采用差分频率生成（DFG）工艺实现光纤低损耗传输，然后通过双光子干涉实现了超过22公里的原子团纠缠，并通过单光子干涉实现了超过50公里的原子团纠缠。
远程纠缠实验鸟瞰图，两个量子节点位于中国科技大学，来自两个节点的电信光子通过两个平行的部署光纤，传输到位于合肥软件园的中间站。
该实验证明了两种通过光纤中的长距离光子传输实现双量子存储器纠缠的可行方法。研究人员表示，通过加入更多的量子存储器，实验结果可以扩展到通过多光子干涉在远距离纠缠多个量子存储器，还可以在两个子链路上产生两对远程原子纠缠，并按照量子中继方案通过纠缠交换来延长原子纠缠的距离，串联此过程可以足够地延长距离以超过直接传输的极限。
研究人员认为，将这些实验扩展到相隔很远的节点，将能够执行高级的量子信息任务，并为构建远距离大规模量子网络铺平了道路。
量子通信——无影无踪的传送过程
处于量子纠缠的两个粒子，无论分离多远，它们之间都存在一种神秘的关联，这种神秘的关联无论如何都无法用经典观念去理解，被爱因斯坦称为“遥远地点间诡异的互动”。
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