量子網絡是基于量子力學規(guī)律對量子信息進行存儲、處理和傳輸?shù)奈锢硌b置，是實現(xiàn)量子通訊和大規(guī)模量子計算的基礎。
清華大學交叉信息研究院段路明教授課題組利用同種離子的雙類型量子比特編碼，在國際上首次實現(xiàn)無串擾的量子網絡節(jié)點，對未來實現(xiàn)量子通訊和大規(guī)模量子計算具有重要意義。該研究成果近日發(fā)表于國際學術期刊《自然·通訊》。
清華大學交叉信息研究院博士生馮路（左）和助理研究員黃園園（右）正在實驗室研究。受訪者供圖
清華大學交叉信息研究院助理研究員黃園園介紹，他們利用同種離子的兩對超精細能級結構，分別編碼出量子網絡中用于與光子產生糾纏的“通訊比特”和用于存儲信息的“存儲比特”。同時，利用激光還實現(xiàn)了兩種量子比特間微秒量級的相干轉換。
實驗發(fā)現(xiàn)，通過此方法制備出的通訊比特，可在數(shù)百毫秒的時間內生成離子-光子糾纏；通過自旋回波方法可延長存儲比特的存儲壽命，實現(xiàn)相干時間達到秒量級的存儲量子比特。通過比較有無離子-光子糾纏生成操作時存儲比特的保真度變化，研究人員證實了兩種量子比特之間低于實驗精度的串擾誤差，從而實現(xiàn)了無串擾的量子網絡節(jié)點。