清華大學(xué)交叉信息研究院段路明教授課題組利用同種離子的雙類型量子比特編碼，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)無(wú)串?dāng)_的量子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)量子通信和大規(guī)模量子計(jì)算具有重要意義。該研究成果近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。

清華大學(xué)交叉信息研究院博士生馮路（左）和助理研究員黃園園（右）正在實(shí)驗(yàn)室研究。受訪者供圖

清華大學(xué)交叉信息研究院助理研究員黃園園介紹，他們利用同種離子的兩對(duì)超精細(xì)能級(jí)結(jié)構(gòu)，分別編碼出量子網(wǎng)絡(luò)中用于與光子產(chǎn)生糾纏的“通訊比特”和用于存儲(chǔ)信息的“存儲(chǔ)比特”。同時(shí)，利用激光還實(shí)現(xiàn)了兩種量子比特間微秒量級(jí)的相干轉(zhuǎn)換。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)此方法制備出的通訊比特，可在數(shù)百毫秒的時(shí)間內(nèi)生成離子-光子糾纏；通過(guò)自旋回波方法可延長(zhǎng)存儲(chǔ)比特的存儲(chǔ)壽命，實(shí)現(xiàn)相干時(shí)間達(dá)到秒量級(jí)的存儲(chǔ)量子比特。通過(guò)比較有無(wú)離子-光子糾纏生成操作時(shí)存儲(chǔ)比特的保真度變化，研究人員證實(shí)了兩種量子比特之間低于實(shí)驗(yàn)精度的串?dāng)_誤差，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)串?dāng)_的量子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

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