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我首次實現(xiàn)光子軌道角動量糾纏量子存儲

  • 發(fā)布時間：2015-02-15 01:30:32  來源：科技日報  作者：佚名  責(zé)任編輯：羅伯特

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　　科技日報訊 （記者吳長鋒 通訊員楊保國）我國科學(xué)家在國際上首次實現(xiàn)了光子軌道角動量糾纏的量子存儲，進一步證明了基于高維量子中繼器實現(xiàn)遠距離大信息量量子信息傳輸?shù)目尚行?。該研究成果近日發(fā)表在國際物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評論快報》上。

　　這是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)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的重要進展。

　　光子的軌道角動量產(chǎn)生于電磁波螺旋前進的波前，可以構(gòu)成一個無限維的編碼空間。將光子編碼在軌道角動量空間，可以大幅度增加光子的信息攜帶量。此外，利用光子的高維編碼態(tài)還可以提高量子密鑰傳輸?shù)陌踩?，實現(xiàn)二維編碼態(tài)無法完成的量子信息協(xié)議，并進行量子力學(xué)基本問題的研究。而要實現(xiàn)大信息量、長距離的量子信息傳輸，必須借助量子中繼器，而量子存儲單元是構(gòu)成量子中繼器的核心，因此必須首先實現(xiàn)高維量子糾纏的存儲。

　　史保森教授和博士生丁冬生等繼2013年在國際上首次實現(xiàn)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(xiàn)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制備了兩個冷原子團，在其中一個冷原子團制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(xiàn)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(shù)重構(gòu)了存儲糾纏態(tài)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(jié)果表明，軌道角動量糾纏可以被高保真地存儲。

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