中國科大首次實現光子軌道角動量糾纏量子存儲

記者從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士領導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，在國際上首次實現了光子軌道角動量糾纏的量子存儲，進一步證明了基於高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的可行性。該研究成果近日發表在國際物理學權威期刊《物理評論快報》上。

要實現大信息量、長距離的量子信息傳輸，必須借助於量子中繼器，而量子存儲單元是構成量子中繼器的核心，因此必須首先實現高維量子糾纏的存儲。盡管人們已成功實現了攜帶軌道角動量信息的單光子存儲，但到目前為止有關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於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製備了兩個冷原子團，在其中一個冷原子團製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重構了存儲糾纏態的密度矩陣，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。