量子存储研究再获新进展 利于提高量子信道容量

近日，中国科大中科院量子信息重点实验室教授史保森小组在量子存储研究方面取得系列重要进展，实现了两个存储单元之间的高维纠缠和多自由度的超纠缠，研究成果日前发表在《光科学与应用》和《自然—通讯》上。

量子纠缠是实现远距离量子通信、可扩展线性量子计算的核心，而量子纠缠的存储则是实现量子计算和量子的关键技术之一。构建大信息量、长距离的量子网络，需要解决的问题就是高维纠缠的量子存储。

最近，史保森小组巧妙地通过成像系统，把与第一个冷原子系综具有高维纠缠的单光子送到第二个原子系综存储下来，并证明了两个原子系综之间存在7维轨道角动量纠缠。

作为量子信息载体的光子之间既能在偏振、路径、空间模式等单个自由度之间产生纠缠，也可在多个自由度实现纠缠，即产生所谓超纠缠。可以实现更有效的贝尔态测量，构建非对称的光量子网络，提高量子网络的信道容量，也可有助于量子计算的物理实现等。

研究人员利用干涉技术产生了与第一个原子系综具有路径和轨道角动量两个自由度纠缠的光子，然后将该单光子送到第二个冷原子系综，利用另一个干涉仪将其存储下来，从而在两个原子系综之间建立了路径和轨道角动量两个自由度的超纠缠。