据安徽日报报道（记者 陈婉婉）记者8月12日从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟院士、包小辉等，将里德堡相互作用与高效单光子接口技术相联合，首次成功制备基于里德堡超原子的多光子胶葛，为单向量子中继等应用奠基基础。干系研究结果于8月11日发表于《自然-光子学》。
多光子胶葛在量子盘算、量子通讯以及量子精密丈量中有告急应用。以往多光子胶葛的重要制备方式是接纳非线性晶体内的参量下转换过程。然而参量过程中，每个光子天生概率低，多个光子天生概率就更低，导致其向更多光子拓展时亮度下降较快。接纳单量子体系的确定性优点，次序天生多个关联单光子是制备多光子胶葛的另一告急途径。该方案非常节省实验资源，并且在原理上具有更高的可拓展性。
以往实验已在量子点等体系实现该方案的原理性演示，然而在光子数的可拓展性上并未超越传统参量下转换实验。原子系综是量子存储的告急物理体系。通过引入里德堡相互作用，原子系综变为一个超原子，使得确定性的量子态操控成为可能。里德堡超原子同时具有单原子体系与原子系综体系的双重优点，在光子接口、胶葛制备等方面具有优势。
为实现基于里德堡超原子的多光子胶葛制备，潘建伟、包小辉研究组近年来发展了超原子与光腔的耦合技术，为里德堡超原子构建了高效单光子接口，最高单光子输出率已达44%。
在此基础上，研究组使用两个里德堡态间的相互作用，并接纳交替读出方式，成功地制备了三至六光子GHZ胶葛，每增加一个光子的概率为27%，优于以往多光子胶葛实验。
该工作演示了里德堡超原子在光子胶葛制备方面的告急优势，为后续天生更多光子胶葛并应用于单向量子中继以及单向量子盘算等任务奠基基础。 |
