記者3月21日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士及同事包小輝、江曉等在國際上首次實現(xiàn)了不同顏色獨(dú)立光子間的量子糾纏，解決了量子網(wǎng)絡(luò)中如何在不同頻率終端間進(jìn)行糾纏連接這一難題。該成果以編輯推薦論文的形式發(fā)表在最新一期《物理評論快報》上，美國物理學(xué)會《物理·觀點(diǎn)》欄目也對該成果進(jìn)行了專題報道。
量子糾纏是量子信息科學(xué)中的重要資源。以往實驗上有很多方法可產(chǎn)生糾纏光子，不過通過這些方法只能局域地產(chǎn)生光子間的量子糾纏。然而在量子網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中需要將來自不同光源的獨(dú)立光子糾纏起來，進(jìn)而實現(xiàn)多個終端間的糾纏連接。
目前雙光子干涉是實現(xiàn)獨(dú)立光子間量子糾纏的最主要方法。不過雙光子干涉對入射光子有著非常嚴(yán)格的要求，即只有當(dāng)兩個光子具有同樣的顏色（頻率）時，才可以通過雙光子干涉來產(chǎn)生量子糾纏。然而在量子網(wǎng)絡(luò)中很多原因會導(dǎo)致不同終端發(fā)射的單光子具有不同的顏色，且即使原本頻率一致的單光子也會由于平臺的高速運(yùn)動導(dǎo)致其頻率發(fā)生移動。因此，如何在不同頻率的獨(dú)立光子間建立量子糾纏成為可升級量子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展所急需解決的關(guān)鍵問題之一。
潘建偉小組在此研究工作中首次提出可采用時間分辨測量與主動相位反饋相結(jié)合的方法來實現(xiàn)不同頻率光子間的量子糾纏，并利用該小組近年來發(fā)展的窄帶量子光源平臺對此理論方案進(jìn)行了實驗演示，成功地實現(xiàn)了將頻率相差為80兆赫（MHz）的兩個獨(dú)立光子糾纏起來，該頻率差別超過了每個入射光子各自頻率寬度的16倍之多。
這一研究成果將在未來可升級量子網(wǎng)絡(luò)中有重要應(yīng)用，可用于解決不同量子點(diǎn)間、不同NV色心間，以及不同物理體系間等因具有不同的躍遷頻率而難以進(jìn)行糾纏連接的困難。
