新世代的量子网络是基于量子力学规律进行存储、处理和传输信息的物理装置，是实现量子通讯和大规模量子计算的基础。近日，清华大学交叉信息研究院段路明教授课题组在国际上首次实现了无串扰的量子网络节点，这为未来实现量子通讯和大规模量子计算提供了重要突破。
该研究团队利用同种离子的双类型量子比特编码，在实验中制备出了可用于与光子产生纠缠的“通讯比特”和用于存储信息的“存储比特”。同时，通过激光技术还实现了两种量子比特之间微秒量级的相干转换。
实验发现，制备出的通讯比特可以在数百毫秒内生成离子-光子纠缠；此外，使用自旋回波方法可以延长存储比特的存储寿命，并使相干时间达到秒级别。
研究人员通过比较有无离子-光子纠缠生成操作时存储比特保真度变化来证实了低于实验精度的串扰误差存在。这项工作证明了他们所采用的方法能够实现无串扰的量子网络节点，这对于未来实现高效、可靠的量子通讯和大规模量子计算具有重要意义。这项研究成果近期发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
黄园园助理研究员表示：“我们利用同种离子的两对超精细能级结构分别编码出‘通讯比特’和‘存储比特’。同时，利用激光还实现了两种量子比特间微秒量级的相干转换。”
她进一步解释说：“实验证明，通过此方法制备出的‘通讯比特’能够在数百毫秒的时间内生成离子-光子纠缠。而通过使用自旋回波方法则可延长存储比特的存储寿命，并实现相关性持续时间达到秒级别。”
这项研究为未来实现高效、可靠的量子通讯和大规模量子计算提供了重要突破。
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