科技日報訊 （記者吳長鋒 通訊員楊保國）中國科學技術大學郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室史保森教授小組實現(xiàn)了兩個存儲單元之間的高維糾纏及多自由度的超糾纏，主要研究成果日前分別在國際光學權威期刊《光：科學與應用》以及《自然—通訊》發(fā)表。
量子糾纏是實現(xiàn)遠距離量子通信、可擴展線性量子計算的核心，而量子糾纏的存儲則是實現(xiàn)量子計算和量子網(wǎng)絡通信的關鍵技術之一。構建大信息量、長距離的量子網(wǎng)絡首先需要解決的問題就是高維糾纏的量子存儲。
利用光子的軌道角動量（OAM）可以構成一個無限維的完備的希爾伯特空間，將光子編碼在該空間可以大幅度增加光子的信息攜帶量，提高量子網(wǎng)絡的信道容量。此外，利用光子的高維編碼態(tài)可以實現(xiàn)諸如量子全息隱形傳態(tài)、量子鏡像密集編碼、全息量子計算等量子信息協(xié)議。
史保森小組巧妙地通過成像系統(tǒng)，把與第一個冷原子系綜具有高維糾纏的單光子送到第二個原子系綜存儲下來，并證明了兩個原子系綜之間存在7維軌道角動量糾纏。
作為量子信息載體的光子之間既能在偏振、路徑、空間模式等單個自由度之間產(chǎn)生糾纏，也可同時在多個自由度實現(xiàn)糾纏，即產(chǎn)生所謂超糾纏。可以實現(xiàn)更有效的貝爾態(tài)測量，構建非對稱的光量子網(wǎng)絡，提高量子網(wǎng)絡的信道容量，也可有助于量子計算的物理實現(xiàn)等。
研究人員利用干涉技術產(chǎn)生了與第一個原子系綜具有路徑和軌道角動量兩個自由度糾纏的光子，然后將該單光子送到第二個冷原子系綜，利用另一個干涉儀將其存儲下來，從而在兩個原子系綜之間建立了路徑和軌道角動量兩個自由度的超糾纏。
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