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，在國際上首次實(shí)現(xiàn)無串?dāng)_的量子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，對未來實(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超精細(xì)能級結(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”和用于存儲信息的“存儲比特”。同時(shí)，利用激光還實(shí)現(xiàn)了兩種量子比特間微秒量級的相干轉(zhuǎn)換。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過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；通過自旋回波方法可延長存儲比特的存儲壽命，實(shí)現(xiàn)相干時(shí)間達(dá)到秒量級的存儲量子比特。通過比較有無離子-光子糾纏生成操作時(shí)存儲比特的保真度變化，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)了無串?dāng)_的量子網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

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