中国科大首次实现光子轨道角动量纠缠的量子存储

本报讯（记者王磊 通讯员杨保国）记者从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室史保森小组在高维量子中继研究方向取得重要进展，在国际上首次实现了光子轨道角动量纠缠的量子存储，进一步证明了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的可行性。该研究成果近日发表在国际物理学权威期刊《物理评论快报》上。

要实现大信息量、长距离的量子信息传输，必须借助于量子中继器，而量子存储单元是构成量子中继器的核心，因此必须首先实现高维量子纠缠的存储。尽管人们已成功实现了携带轨道角动量信息的单光子存储，但到目前为止有关轨道角动量纠缠存储方面的研究仍然是一片空白。

近年来，史保森教授和博士生丁冬生等一直致力于携带轨道角动量光子的存储研究。继2013年在国际上首次实现携带轨道角动量的单光子存储后，最近他们又在该研究方向取得重要进展，首次实现了光子轨道角动量纠缠在两个存储单元之间的存储。他们利用两个磁光阱制备了两个冷原子团，在其中一个冷原子团制备了单光子与原子系综之间的纠缠，然后将该光子存储在另一个冷原子团中，从而实现了轨道角动量纠缠在两个原子系综之间的存储。

为了检验纠缠特性，他们利用量子层析技术重构了存储纠缠态的密度矩阵，通过对比存储前后双光子干涉可视度和计算存储保真度等，来检验存储过程对纠缠程度的影响。实验结果表明，轨道角动量纠缠可以被高保真地存储。

专家称，这项工作对实现高维量子中继和远距离大信息量量子信息传输具有重要意义。