我首次實現光子軌道角動量糾纏量子存儲
- 發佈時間：2015-02-15 01:30:32 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
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科技日報訊 （記者吳長鋒 通訊員楊保國）我國科學家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資訊量量子資訊傳輸的可行性。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。
這是中國科學技術大學郭光燦院士領導的中科院量子資訊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。
光子的軌道角動量産生於電磁波螺旋前進的波前，可以構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資訊攜帶量。此外，利用光子的高維編碼態還可以提高量子密鑰傳輸的安全性，實現二維編碼態無法完成的量子資訊協議，並進行量子力學基本問題的研究。而要實現大資訊量、長距離的量子資訊傳輸，必須借助量子中繼器，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。
史保森教授和博士生丁冬生等繼2013年在國際上首次實現攜帶軌道角動量的單光子存儲後，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係綜之間的糾纏，然後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係綜之間的存儲。
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。通過對比存儲前後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。
