記者10月31日從中科大獲悉，該校教授、中科院院士潘建偉及同事陳宇翱、趙博等人近期利用參量下轉換光源，實現了基於線性光學的量子中繼器中的嵌套糾纏純化和二級糾纏交換過程，為將來實現基於原子系綜的可擴展線性光量子中繼器提供了前瞻性技術指引。這兩項重要成果分別發表於國際學術權威期刊《自然·光子學》和《物理評論快報》上。
量子中繼器是地面實用化遠距離量子通信中必不可少的關鍵器件。受到通信鏈路衰減和噪聲等因素的影響，直接進行量子通信的節點距離存在極限。為了突破這一極限，可以利用量子中繼器連接多個通信節點，從而實現遠距離的量子通信。自1998年量子中繼器的概念被提出後，科學家們一直在努力搭建實用化量子中繼器。
潘建偉團隊在多光子糾纏製備和操縱方面處於世界領先地位，近期他們基於八體糾纏光源，首次演示了嵌套量子糾纏純化和級聯量子糾纏交換。通過巧妙設置貝爾態測量裝置，不僅能完全消除糾纏交換過程中雙光子干擾項，同時還保留了分發量子態進一步可操縱性。結合使用光纖模擬量子存儲以及測量反饋裝置，成功實現了可擴展量子中繼器的光學演示。 這兩項工作突破了以往只能演示量子中繼器中單次糾纏操縱的技術障礙，首次實現了對量子態的連續糾纏操控，基於線性光學系統發展了可擴展量子中繼器技術，破除了實用光量子中繼器發展道路上的一道堅實壁壘。 《自然·光子學》和《物理評論快報》審稿人對這兩項成果給予高度評價，其中嵌套純化的實驗實現被稱讚為“英雄實驗”。
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