記者3月21日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士及同事包小輝、江曉等在國際上首次實(shí)現(xiàn)了不同顏色獨(dú)立光子間的量子糾纏，解決了量子網(wǎng)絡(luò)中如何在不同頻率終端間進(jìn)行糾纏連接這一難題。該成果以編輯推薦論文的形式發(fā)表在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上，美國物理學(xué)會(huì)《物理?觀點(diǎn)》欄目也對(duì)該成果進(jìn)行了專題報(bào)道。

      量子糾纏是量子信息科學(xué)中的重要資源。以往實(shí)驗(yàn)上有很多方法可產(chǎn)生糾纏光子，不過通過這些方法只能局域地產(chǎn)生光子間的量子糾纏。然而在量子網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中需要將來自不同光源的獨(dú)立光子糾纏起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端間的糾纏連接。

      目前雙光子干涉是實(shí)現(xiàn)獨(dú)立光子間量子糾纏的最主要方法。不過雙光子干涉對(duì)入射光子有著非常嚴(yán)格的要求，即只有當(dāng)兩個(gè)光子具有同樣的顏色（頻率）時(shí)，才可以通過雙光子干涉來產(chǎn)生量子糾纏。然而在量子網(wǎng)絡(luò)中很多原因會(huì)導(dǎo)致不同終端發(fā)射的單光子具有不同的顏色，且即使原本頻率一致的單光子也會(huì)由于平臺(tái)的高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致其頻率發(fā)生移動(dòng)。因此，如何在不同頻率的獨(dú)立光子間建立量子糾纏成為可升級(jí)量子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展所急需解決的關(guān)鍵問題之一。

      潘建偉小組在此研究工作中首次提出可采用時(shí)間分辨測(cè)量與主動(dòng)相位反饋相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)不同頻率光子間的量子糾纏，并利用該小組近年來發(fā)展的窄帶量子光源平臺(tái)對(duì)此理論方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)演示，成功地實(shí)現(xiàn)了將頻率相差為80兆赫（MHz）的兩個(gè)獨(dú)立光子糾纏起來，該頻率差別超過了每個(gè)入射光子各自頻率寬度的16倍之多。

      這一研究成果將在未來可升級(jí)量子網(wǎng)絡(luò)中有重要應(yīng)用，可用于解決不同量子點(diǎn)間、不同NV色心間，以及不同物理體系間等因具有不同的躍遷頻率而難以進(jìn)行糾纏連接的困難。