本報(bào)北京1月24日電（記者鄧暉）量子網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)量子互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是量子計(jì)算機(jī)規(guī)模化的一種重要途徑，生成離子-光子糾纏是實(shí)現(xiàn)離子阱量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵步驟。中國(guó)科學(xué)院院士、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(lèi)型量子比特編碼，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了無(wú)串?dāng)_的量子網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)。該研究成果日前發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。

　　相關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，該研究對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)和量子計(jì)算具有重要意義。此前，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)串?dāng)_的離子-光子糾纏，研究人員通常采用不同種類(lèi)的離子分別來(lái)產(chǎn)生離子-光子糾纏和存儲(chǔ)量子信息，其中產(chǎn)生離子-光子糾纏的被稱(chēng)為“通信離子”，存儲(chǔ)量子信息的被稱(chēng)為“存儲(chǔ)離子”。這樣可以使通信離子散射的光子遠(yuǎn)失諧于存儲(chǔ)離子的躍遷頻率，從而抑制串?dāng)_誤差。然而，這類(lèi)方案需要精細(xì)控制不同種類(lèi)離子的比例和位置，且協(xié)同冷卻效率低，操作難度大。

　　為了克服這些困難，上述課題組提出使用同種離子的雙類(lèi)型量子比特實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的方案。該方案利用同種離子的兩對(duì)超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)分別編碼“通信比特”和“存儲(chǔ)比特”，并利用411nm和3432nm的雙色窄線寬激光實(shí)現(xiàn)了兩種量子比特之間微秒量級(jí)的相干轉(zhuǎn)換。一方面，研究人員演示了利用通信比特在數(shù)百毫秒的時(shí)間尺度內(nèi)生成離子-光子糾纏；另一方面，研究人員通過(guò)自旋回波方法延長(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)。

　　段路明表示，相較于之前采用不同種類(lèi)離子的方案，該方案極大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，向著未來(lái)量子計(jì)算機(jī)和量子網(wǎng)絡(luò)的模塊化邁出了重要一步。