研究透视：量子网络-纳米光子腔 | Nature

今日新材料 · 公众号 · · 2025-03-01 00:07

正文

在远程节点之间，分配纠缠的量子网络，将开启量子计算、通信和传感领域的转型技术。然而，现有技术网络，每个节点仅使用单个光学寻址的量子位；这限制了量子通信带宽和存储资源，极大地阻碍了可扩展性。

固态平台，为多路复用量子网络，提供了宝贵的资源，其中多个光谱可区分的量子比特，可以容纳在纳米级体积。

近日，美国哈佛大学（Harvard University）A. Ruskuc等，加州理工学院（California Institute of Technology）C.-J. Wu， A. Faraon等，在Nature上发文，实现由耦合到纳米光子腔的几个稀土离子组成的两节点网络，利用这一资源。

这是通过一种实验协议来实现的，通过结合实时量子前馈的频率，擦除了光子检测，以纠缠可区分的171Yb离子。这种方法是鲁棒的，对于比单个纠缠更长的时间尺度上，所发生的缓慢光学频率波动：这是固态发射器中的普遍挑战。

以两种方式演示了这些多发射器节点的增强功能。首先，通过两个远程离子对的复用纠缠，以缓解纠缠分布率的瓶颈。其次，制备了包含三个可区分离子的多体W态，以作为高级量子网络协议的资源。这些结果，为基于稀土离子的可扩展量子网络奠定了基础。

Multiplexed entanglement of multi-emitter quantum network nodes.

多发射体量子网络节点的复用纠缠。

图1: 基于纳米光子腔中，多个171Yb量子比特的量子网络链路示意图。

图2: 两个171Yb量子比特之间的远程纠缠。

图3:两对171Yb自旋量子比特的复用纠缠率增强。

图4: 三重Tripartite，W态生成

文献链接

Ruskuc, A., Wu, CJ., Gre en, E. et al. Multiplexed entanglement of multi-emitter quantum network nodes. Nature (2025).

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08537-z

本文译自Nature。

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