古有牛郎织女鹊桥相会，今有中科大之量子鹊桥登Nature封面

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视频介绍

纠缠，意思指相互缠绕或遭人烦扰不休，很多时候这两个字给人的第一印象并不太好。近日，中科大欲为纠缠正名，让人们重新认识了这两个字，到底是怎么一回事呢，我们一起来看看吧。 多年来，全球科学界都在为构建全球性量子通信网络而努力。量子在光纤中传输有指数级的损耗，经过50公里的光纤传输，信号将衰减至最初的十亿亿分之一。后续研究通过转换光波长等方法，将传输距离提高到百公里量级，但这还远远不够。为了实现长距离传输，在全国、乃至全球搭建量子网络，就需要中继方案。中继的基本思路就是把长程传输分解成多段短距离传输，核心是每个节点上的量子存储器。通过在存储器之间建立量子纠缠，再利用纠缠交换技术逐步扩大量子纠缠的距离。 此前，相关研究大多使用发射型量子存储器。使用这种存储器的缺点在于，要么一次只能传输1个量子，效率低；要么一次传输多个量子，但精确率低。 这不，中科大首次实现多模式量子中继，并实现两个固态存储器的量子纠缠，相关论文以《基于吸收型存储的可预报量子纠缠分发》为题发表在Nature上，并且是当期封面文章。 通俗来讲，研究人员将其比喻成量子鹊桥：让量子牛郎和量子织女在没见面的情况下就能产生纠缠。假如量子世界中两个分离的量子节点分别是牛郎和织女，这条量子中继基本链路就是鹊桥，中科大团队建立的多模式量子中继能让通信速率提升四倍，可为高速率、大尺度量子网络的建设提供全新实现方案。 本次研究用三年时间完善了吸收型量子存储器，将存储和发射分离开来。实现了在一次捕获并存储4对纠缠量子的情况下，两个节点之间的纠缠保真度还实测超过80%。 两个分离的量子节点、以及中间站点贝尔态测量装置，可组成一个基本链路。每个量子节点中，除了牛郎织女量子存储器之外，各自还有一个纠缠光子对。 研究中，研究人员使用量子存储器捕获、并存储纠缠光子对中的一个光子，每对纠缠光子中的另一个光子，可通过光纤被传输到中间站点鹊桥，然后进行贝尔态测量，测量过程中即可建立量子纠缠。这意味着，借助量子中继基本链路这一鹊桥，作为牛郎和织女的两个分离的量子节点，就算不见面也能成功建立纠缠。 值得一提的是，中间站点鹊桥除了能建立量子存储器之间的纠缠，还能预报这种纠缠，即知道纠缠何时建立成功，这对量子中继来说可谓至关重要。因为下一步的纠缠交换，必须在相邻的基本链路都已预报纠缠、且成功建立的条件下才能执行。 虽然，目前实验中的两个存储器相距仅3.5米，但未来，研究人员的目标可是千公里乃至万公里级的量子网络，让我们一起期待研究人员的进一步突破吧！