近日，中國科大中科院量子信息重點實驗室教授史保森小組在量子存儲研究方面取得系列重要進展，實現(xiàn)了兩個存儲單元之間的高維糾纏和多自由度的超糾纏，研究成果日前發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》和《自然—通訊》上。

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(luò)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。構(gòu)建大信息量、長距離的量子網(wǎng)絡(luò)，首先需要解決的問題就是高維糾纏的量子存儲。

最近，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?？梢詫崿F(xiàn)更有效的貝爾態(tài)測量，構(gòu)建非對稱的光量子網(wǎng)絡(luò)，提高量子網(wǎng)絡(luò)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(shù)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。