本報訊 11月16日，記者從中科大獲悉，該校中科院量子信息重點實驗室史保森教授小組最近實現(xiàn)兩個量子存儲單元之間的高維糾纏及多自由度的量子超糾纏。成果先后發(fā)表于著名學(xué)術(shù)期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》和《自然·通訊》上，對于構(gòu)建大信息量、長距離的量子網(wǎng)絡(luò)和不同自由度的混合量子網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。

利用光子的軌道角動量，可以構(gòu)成一個無限維完備的希爾伯特空間，將光子編碼在該空間可以大幅度增加光子的信息攜帶量，提高量子網(wǎng)絡(luò)的信道容量。利用光子的高維編碼態(tài)可以實現(xiàn)全息量子隱形傳態(tài)、全息量子計算等量子信息協(xié)議。量子糾纏的存儲是實現(xiàn)量子計算和量子網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，構(gòu)建大信息量、長距離量子網(wǎng)絡(luò)首先要解決高維糾纏的量子存儲。

光子既能在偏振、路徑等單個自由度之間產(chǎn)生糾纏，也可以同時在多個自由度實現(xiàn)糾纏，即產(chǎn)生所謂超糾纏。相比于單自由度糾纏，多自由度超糾纏可以實現(xiàn)更有效的貝爾態(tài)測量，提高量子網(wǎng)絡(luò)的信道容量，也有助于量子純化、量子計算的物理實現(xiàn)，還可以應(yīng)用于量子力學(xué)基本問題如非局域性的深入研究等。此前，多自由度超糾纏態(tài)量子存儲在國際上尚屬空白。

史保森小組最近利用激光冷卻與囚禁的冷原子系綜，實現(xiàn)兩個量子存儲單元之間的光子軌道角動量七維糾纏?；诶湓酉稻C的自發(fā)拉曼過程，他們利用自鎖定的干涉技術(shù)產(chǎn)生了光子軌道角動量二維糾纏和三維糾纏，而后將單光子送到第二個冷原子系綜，利用另一個自鎖定干涉儀將其存儲下來，從而在兩個原子系綜之間建立了兩個自由度之間的超糾纏。（記者 桂運安）