陳根：量子糾纏純化效率提高6000倍，量子網絡的重要一步_風聞

文/陳根

以量子信息科學為代表的量子科技不斷進步，形成了新的科學前沿。其中，量子網絡被認為具有廣闊的應用前景，因而成為量子信息領域最重要的長遠目標之一。

量子網絡的發展可以粗略地分為量子密鑰網絡、量子存儲網絡以及量子計算網絡三個階段。目前的科技仍處於最初級的量子密鑰網絡階段，即只能實現網絡中兩個節點間較短距離的點對點密鑰分發。

**而量子存儲網絡則是每個節點中都有量子存儲器作為可利用的資源，****比如，**用來解決遠距離量子通信的量子中繼方案。量子中繼是在噪聲信道中實現長距離量子通信的重要途徑，而量子糾纏純化是量子中繼中的關鍵操作，可以從兩份糾纏度較低的糾纏態中提煉出一份糾纏度較高的糾纏態。

近日，來自中國科大的消息顯示，中國科大研究組與南京郵電大學的研究人員聯合，利用高品質的超糾纏源，首次實現了11公里的遠距離量子糾纏純化，純化效率比此前國際最好水平提升了6000多倍，在量子通信和量子網絡的研究中取得了重要進展。

具體來説，研究團隊製備出偏振和路徑分別處於糾纏態的超糾纏光子對，並在11公里長的多芯光纖裏進行糾纏分發，然後進行量子糾纏純化操作。結果表明，分發後的偏振糾纏和路徑糾纏初始保真度均為約0.665時，純化得到的糾纏態保真度可以提升到0.774。

而初始保真度均為約0.771時，純化後的保真度則可提升到0.887。他們還首次將糾纏純化用於量子密鑰分發，純化前糾纏態的糾纏度太低，產生的有效密鑰率為0，而經過純化後，有效密鑰率則提升到0.371。

其研究成果已於近日發表在期刊《物理評論快報》上。這也是量子信息科學的發展道路上重要一步。