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潘建伟小组的冷原子量子存储研究成果入选欧洲物理学会2008年度重大进展

　  12月22日，欧洲物理学会新闻网以“The best of 2008”为题发布了该学会评选的 2008年度物理学领域的重大研究进展，中国科学技术大学潘建伟教授小组的研究成果“量子中继器的实验实现”榜上有名。这标志着我国量子信息实验研究继续处于国际领先的地位。

 

　　 在评述量子计算新进展时，该文指出：“虽然我们不能指望2009年就能用上量子计算机，但是在2008年，物理学家们向这个目标迈出了重要的步伐。8月份，一个国际研究团队（译注：潘建伟教授领导的国际联合研究小组）实现了第一个‘量子中继器’，借助此种设备量子通信可以达到任意遥远的距离……”。

 

　　 这项重要的研究成果于2008年8月28日以“量子中继器的实验实现”为题发表在英国《自然》杂志上。由于量子中继器在量子信息研究中的重要意义，《自然》杂志为此专门向有关科学新闻媒体发布了题为《量子推动》(Quantum Boost)的新闻稿。同时，《自然》网站在该期“本周新闻”头条报道了这一研究成果，题为“量子通信可以到达遥远距离”，并引用著名量子物理专家Marek Zukowski的评述称“该项研究工作对量子中继器方案进行了原理性的验证，他们的工作处在量子信息研究的前沿”。之后欧洲物理学会、德国物理学会等网站对该工作做了相关报道，并被诸多欧美的科研、科普网站转载。

 

　　 每年欧洲物理学会评选的年度重大研究进展，都倍受国际物理学界广泛关注，因其每次从当年国际上发表的研究成果中评选十个左右作为重大研究进展，所以通常也被称为“年度十大进展”。按照发表时间的先后顺序，此次同时入选的有从人体活动获得能源、铁基超导体的发现、石墨烯材料的特殊性能、量子计算的新进展、暗物质的探测、大型强子对撞机LHC的启动等12个方面的重大研究进展。

 

　　 潘建伟研究团队在量子通信和量子计算领域研究成果已有多次被欧洲物理学会或美国物理学会评为“年度十大进展”，表明该研究团队在相关研究领域一直处于国际领先的地位并长期保持高水平的科研状态，这为我国未来量子信息产业的发展提供了必需的人才和技术储备。

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  （微尺度物质科学国家实验室）

背景介绍

 

　 目前，高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。然而，作为量子通信的基本资源，脆弱的纠缠光子极易被信道吸收，造成信号随通信距离指数衰减、误码率提高进而导致通信失败。因此，目前量子通信的距离被限制在100公里的量级。类比于传统通信中为了补偿信号衰减而建立的中继器，奥地利科学家在理论上提出，可以通过量子存储技术与量子纠缠交换和纯化技术的结合来实现量子中继器，从而最终实现大规模的远距离量子通信。
　  为实现这一极具挑战性的研究课题，潘建伟及其同事苑震生、陈宇翱等，利用先进的冷原子量子存储技术，在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠，以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美实现了远距离量子通信中急需的“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。