中国科大实现基于里德堡超原子的多光子纠缠
近日,中国科学技术大学潘建伟、包小辉等,将里德堡相互作用与高效单光子接口技术相结合,首次成功制备基于里德堡超原子的多光子纠缠,为单向量子中继等应用奠定基础。相关研究成果于8月11日发表在《自然·光子学》上。
多光子纠缠在量子计算、量子通信以及量子精密测量中有重要应用。以往多光子纠缠的主要制备方式是采用非线性晶体内的参量下转换过程。然而参量过程中,光子是概率产生的,导致其向更多光子拓展时亮度下降较快。采用单量子体系的确定性优点,顺序生成多个关联单光子是制备多光子纠缠的另一重要途径。该方案非常节省实验资源,并且在原理上具有更高的可拓展性。
以往实验已在量子点等体系实现该方案的原理性演示,然而在光子数的可拓展性上并未超越传统参量下转换实验。原子系综是量子存储的重要物理体系。通过引入里德堡相互作用,原子系综变为一个超原子,使得确定性的量子态操控成为可能。里德堡超原子同时具有单原子体系与原子系综体系的双重优点,在光子接口、纠缠制备等方面具有优势。