近日，中國(guó)科大中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授史保森小組在量子存儲(chǔ)研究方面取得系列重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)存儲(chǔ)單元之間的高維糾纏和多自由度的超糾纏，研究成果日前發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》和《自然—通訊》上。

量子糾纏是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信、可擴(kuò)展線性量子計(jì)算的核心，而量子糾纏的存儲(chǔ)則是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和量子網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。構(gòu)建大信息量、長(zhǎng)距離的量子網(wǎng)絡(luò)，首先需要解決的問(wèn)題就是高維糾纏的量子存儲(chǔ)。

最近，史保森小組巧妙地通過(guò)成像系統(tǒng)，把與第一個(gè)冷原子系綜具有高維糾纏的單光子送到第二個(gè)原子系綜存儲(chǔ)下來(lái)，并證明了兩個(gè)原子系綜之間存在7維軌道角動(dòng)量糾纏。

作為量子信息載體的光子之間既能在偏振、路徑、空間模式等單個(gè)自由度之間產(chǎn)生糾纏，也可同時(shí)在多個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)糾纏，即產(chǎn)生所謂超糾纏。可以實(shí)現(xiàn)更有效的貝爾態(tài)測(cè)量，構(gòu)建非對(duì)稱(chēng)的光量子網(wǎng)絡(luò)，提高量子網(wǎng)絡(luò)的信道容量，也可有助于量子計(jì)算的物理實(shí)現(xiàn)等。

研究人員利用干涉技術(shù)產(chǎn)生了與第一個(gè)原子系綜具有路徑和軌道角動(dòng)量?jī)蓚€(gè)自由度糾纏的光子，然后將該單光子送到第二個(gè)冷原子系綜，利用另一個(gè)干涉儀將其存儲(chǔ)下來(lái)，從而在兩個(gè)原子系綜之間建立了路徑和軌道角動(dòng)量?jī)蓚€(gè)自由度的超糾纏。