中國科大首次實現(xiàn)光子軌道角動量糾纏的量子存儲
記者從中國科學(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實驗室史保森小組在高維量子中繼研究方向取得重要進展，在國際上首次實現(xiàn)了光子軌道角動量糾纏的量子存儲，進一步證明了基于高維量子中繼器實現(xiàn)遠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)表在國際物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評論快報》上。
要實現(xiàn)大信息量、長距離的量子信息傳輸，必須借助于量子中繼器，而量子存儲單元是構(gòu)成量子中繼器的核心，因此必須首先實現(xiàn)高維量子糾纏的存儲。盡管人們已成功實現(xiàn)了攜帶軌道角動量信息的單光子存儲，但到目前為止有關(guān)軌道角動量糾纏存儲方面的研究仍然是一片空白。
近年來，史保森教授和博士生丁冬生等一直致力于攜帶軌道角動量光子的存儲研究。繼2013年在國際上首次實現(xiàn)攜帶軌道角動量的單光子存儲后，最近他們又在該研究方向取得重要進展，首次實現(xiàn)了光子軌道角動量糾纏在兩個存儲單元之間的存儲。他們利用兩個磁光阱制備了兩個冷原子團，在其中一個冷原子團制備了單光子與原子系綜之間的糾纏，然后將該光子存儲在另一個冷原子團中，從而實現(xiàn)了軌道角動量糾纏在兩個原子系綜之間的存儲。
為了檢驗糾纏特性，他們利用量子層析技術(shù)重構(gòu)了存儲糾纏態(tài)的密度矩陣，通過對比存儲前后雙光子干涉可視度和計算存儲保真度等，來檢驗存儲過程對糾纏程度的影響。實驗結(jié)果表明，軌道角動量糾纏可以被高保真地存儲。
專家稱，這項工作對實現(xiàn)高維量子中繼和遠距離大信息量量子信息傳輸具有重要意義。
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