記者10月31日從中國科技大學獲悉，該校潘建偉教授及其同事在國際上首次利用參量下轉換光源實現了基于線性光學的量子中繼器中的嵌套糾纏純化和二級糾纏交換過程。這兩項成果論文日前分別發表于國際學術期刊《自然·光子學》和《物理評論快報》上。

　　量子中繼器是地面實用化遠距離量子通信中必不可少的關鍵器件。受到通信鏈路衰減和噪聲等因素的影響，直接進行量子通信的節點距離存在極限。為了突破這一極限，可以利用量子中繼器連接多個通信節點，從而實現遠距離的量子通信。

　　潘建偉團隊在多光子糾纏制備和操縱方面一直處于世界領先地位。本次工作則基于八體糾纏光源，首次演示了嵌套量子糾纏純化和級聯量子糾纏交換。通過巧妙地設置貝爾態測量裝置，不僅能完全消除糾纏交換過程中的雙光子干擾項，同時還保留分發量子態進一步可操縱性。結合使用光纖模擬量子存儲以及測量反饋裝置，成功地實現了可擴展量子中繼器的光學演示。

　　這一開創性的工作使得基于參量下轉換光源構建量子中繼器的可行性獲得了進一步的驗證。該技術還可直接應用于基于原子系綜的量子中繼器。

　　這兩項工作均在國際上逾越了以往只能演示量子中繼器中單次糾纏操縱的長期技術障礙，首次實現了對量子態的連續糾纏操控，成功基于線性光學系統發展了可擴展量子中繼器技術。基于該技術，以往量子糾纏交換過程中阻礙分發態被進一步相干操作的主要噪聲可以被自動剔除，這為將來實現基于原子系綜的可擴展線性光量子中繼器提供了前瞻性的技術指引。