中國(guó)科大首次實(shí)現(xiàn)光子軌道角動(dòng)量糾纏的量子存儲(chǔ)
記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室史保森小組在高維量子中繼研究方向取得重要進(jìn)展，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了光子軌道角動(dòng)量糾纏的量子存儲(chǔ)，進(jìn)一步證明了基于高維量子中繼器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大信息量量子信息傳輸?shù)目尚行?。該研究成果近日發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
要實(shí)現(xiàn)大信息量、長(zhǎng)距離的量子信息傳輸，必須借助于量子中繼器，而量子存儲(chǔ)單元是構(gòu)成量子中繼器的核心，因此必須首先實(shí)現(xiàn)高維量子糾纏的存儲(chǔ)。盡管人們已成功實(shí)現(xiàn)了攜帶軌道角動(dòng)量信息的單光子存儲(chǔ)，但到目前為止有關(guān)軌道角動(dòng)量糾纏存儲(chǔ)方面的研究仍然是一片空白。
近年來(lái)，史保森教授和博士生丁冬生等一直致力于攜帶軌道角動(dòng)量光子的存儲(chǔ)研究。繼2013年在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)攜帶軌道角動(dòng)量的單光子存儲(chǔ)后，最近他們又在該研究方向取得重要進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)了光子軌道角動(dòng)量糾纏在兩個(gè)存儲(chǔ)單元之間的存儲(chǔ)。他們利用兩個(gè)磁光阱制備了兩個(gè)冷原子團(tuán)，在其中一個(gè)冷原子團(tuán)制備了單光子與原子系綜之間的糾纏，然后將該光子存儲(chǔ)在另一個(gè)冷原子團(tuán)中，從而實(shí)現(xiàn)了軌道角動(dòng)量糾纏在兩個(gè)原子系綜之間的存儲(chǔ)。
為了檢驗(yàn)糾纏特性，他們利用量子層析技術(shù)重構(gòu)了存儲(chǔ)糾纏態(tài)的密度矩陣，通過(guò)對(duì)比存儲(chǔ)前后雙光子干涉可視度和計(jì)算存儲(chǔ)保真度等，來(lái)檢驗(yàn)存儲(chǔ)過(guò)程對(duì)糾纏程度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，軌道角動(dòng)量糾纏可以被高保真地存儲(chǔ)。
專家稱，這項(xiàng)工作對(duì)實(shí)現(xiàn)高維量子中繼和遠(yuǎn)距離大信息量量子信息傳輸具有重要意義。
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