相隔十米的两个量子存储器间首次实现纠缠有助开发用于量子互联网的量子中继器
科技日报北京6月2日电 （实习记者张佳欣）据发表在2日《自然》杂志上的论文，西班牙巴塞罗那光子科学研究所（ICFO）的研究人员首次在相隔10米的两个多模固态量子存储器之间实现了量子纠缠，将一个单光子存储在这两个存储器中，时间最长达到25微秒。研究人员认为，这是量子通信的重要里程碑，有助于开发出用于未来量子互联网的量子中继器。
量子存储器的作用类似于传统互联网中的中继器，可提高信号强度和保真度，它与量子比特源都是量子互联网的基本组成部分。但要在量子水平上运行这一系统，必须在量子存储器之间建立长距离的纠缠，并尽可能保持高效。
此次，研究人员使用了一种稀土掺杂的晶体作为量子存储器，用两个光源来产生相关的单光子对。在每对中，一个光子名为idler，波长为1436纳米（电信波长）；另一个名为signal，波长为606纳米。单signal光子被发送到量子存储器，并通过一种名为原子频率梳的协议存储在那里；idler光子则通过光纤发送分束器中，在那里关于它们的起源和路径的信息被完全擦除。
研究论文第一作者、博士后研究员萨缪尔·格兰迪说：“我们擦除了任何关于idler光子来源的特征，这么做是因为我们不想知道任何关于signal光子的信息，以及它存储在哪个量子存储器中。”通过擦除这些特征，signal光子可能存储在任何一个量子存储器中，这意味着它们之间产生了纠缠。
以往实验大多使用预报光子（herald photons）来获知量子存储器之间的纠缠是否成功。在本实验中，研究人员使用电信频率的idler光子作为预报光子。每次探测到idler光子时，就证明发生了纠缠，这种纠缠由一个单光子在两个远距离量子存储器之间的叠加态构成。
通过原子频率梳的协议，研究人员还能在量子存储器中多次存储纠缠光子，这一功能类似于在传统信道中同时发送几条消息的“多路复用”。这两个关键功能首次同时实现，为量子互联网扩展到更远距离奠定了基础。
实验中使用的预报光子在电信频率范围，可与现有电信网络兼容，相关技术系统能更容易地整合到传统网络设施中。下一步，研究人员打算尝试在实验室外把不同的节点连接在一起，并实现更远距离的纠缠。目前，他们正在巴塞罗那构建第一条35公里长的量子链路。
总编辑圈点
这条消息让人想起一个最近非常流行的表情包：我看不懂，但我大受震撼。说实话，大部分量子领域成果，都会给人带来这样的观感，因为即便用最通俗易懂的语言去解释量子纠缠，也需要受众从量子态、偏振、角动量守恒等先了解起，才能体会其奥妙之处。那作为普通人到底该怎样理解这样一个研究呢？或许，根本不需要去懂。你只要知道，量子现象或暗示着宇宙的规则，而科学家尝试去理解和实现它，能为我们未来的计算机及互联网服务。
