中国科大量子存储实现新突破

 

    日前，中国科学技术大学史保森教授小组在高维量子中继研究方向取得重要进展，在国际上首次实现光子轨道角动量纠缠的量子存储，进一步证明了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的可行性。成果2月4日发表在国际物理学权威期刊《物理评论快报》上。
光子的轨道角动量，产生于电磁波螺旋前进的波前，可以构成一个无限维编码的空间。将光子编码在轨道角动量空间，可以大幅度增加光子的信息携带量。利用光子的高维编码态还可以提高量子密钥传输的安全性，实现二维编码态无法完成的量子信息协议。实现大信息量、长距离的量子信息传输，必须借助于量子中继器，而量子存储单元是构成量子中继器的核心，因此必须首先实现高维量子纠缠的存储。尽管人们已成功实现了携带轨道角动量信息的单光子存储，但到目前为止有关轨道角动量纠缠存储方面的研究仍是一片空白。
    继2013年在国际上首次实现携带轨道角动量的单光子存储后，史保森教授和博士生丁冬生等最近又首次实现了光子轨道角动量纠缠在两个存储单元之间的存储。他们利用两个磁光阱“囚禁”了两个冷原子团，在其中一个冷原子团制备了单光子与原子系综之间的纠缠，然后将该光子存储在另一个冷原子团中，从而实现了光子轨道角动量纠缠在两个原子系综之间的存储。