中國科大制備出八光子糾纏態

　　日前，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取得重大突破，該實驗室李傳鋒、黃運鋒研究組成功制備出八光子糾纏態，刷新了世界上多光子糾纏的制備和操作數目記錄。該成果在線發表在11月22日的Nature Communications上。

　　量子糾纏態是實現各種量子信息過程的基礎。由于光子具有抗干擾能力強、傳播速度快等優點，多光子糾纏態的制備和操控一直是量子信息領域的研究重點。目前世界上普遍利用晶體中的非線性過程來產生多光子糾纏態，由于此過程是概率性的，因此產生多光子糾纏態的難度會隨著光子數目的增加而指數增大。在此工作之前世界上報道最多能制備出六光子糾纏態。

　　研究人員對已有的糾纏光源制備方法進行改進，利用特殊切割的非線性晶體制備出高亮度的雙光子糾纏源。新的方法能夠把產生的光子對的錐束壓縮成一個很小的圓斑，極大地提高了收集效率。他們利用單模光纖收集技術克服了光路穩定性難題并提高了雙光子的糾纏度，然后利用偏振分束器實現三個門操作把雙光子糾纏態級聯成八光子糾纏態，并利用自主研制的十六通道符合分析儀，有效克服了八光子糾纏態的探測分析難題。最后，研究人員通過采用糾纏目擊者技術驗證了八光子的糾纏特性，并進一步利用產生出的糾纏態完成了八方量子通信復雜性實驗。實驗結果超越了經典界限，展示了量子糾纏的優越性。

　　該項成果意味著人們對多光子糾纏的制備與操控達到前所未有的八光子水平，將在量子通信網絡、基于糾纏的量子計算等量子信息過程中獲得重要應用，同時推動了量子糾纏的特性與分類等基本物理問題的研究。

　　該項研究獲得科技部和國家自然科學基金委的資助。