两个独立量子点之间跨270米完成光子态传递

270米链路

这条链路连接罗马 Sapienza 大学的两栋建筑，传递实验就在那里进行。帕德博恩大学称，该校的博士生和博士后研究人员在光学测量、数据分析和结果评估上投入了约十年时间。Klaus Jöns 教授的团队与 Sapienza 大学 Rinaldo Trotta 教授带领的团队密切合作。校方把这一结果称为通往量子互联网道路上的重要节点。

团队把单个光子的偏振态从一个量子点传递到另一个物理上分开的量子点。接收端的量子点复现了第一个光子的偏振。两个量子点是各自独立的发射源，而不是同一个光源一分为二。研究结果发表在 Nature Communications 上。

为什么独立发射源重要

由多个量子粒子组成的纠缠系统，会在多个粒子之间形成相互关联的状态。帕德博恩大学称，这一路线对安全通信、数据处理和量子计算的应用不可或缺。

Jöns 说，早先的实验用的是同一个光源发出的光子。他说，用彼此独立的量子发射源在互不相关的两方之间实现量子中继，此前一直做不到。他把两个独立量子发射源之间的成功传递称为迈向可扩展量子中继器和量子互联网实际落地的一步。

Jöns 说，实验表明，基于半导体量子点的量子光源可以作为未来量子通信网络的一项技术。

实验怎么做

量子点由林茨约翰内斯·开普勒大学精确制备。谐振腔的纳米加工由维尔茨堡大学的合作方完成。罗马的实验使用了 GPS 辅助同步、超快单光子探测器和稳定化方法，以抵消大气湍流的影响。

传递保真度衡量量子态被保持的程度，最高达到 82 ± 1%。这一数值超过经典极限 10 个标准差以上。

下一步

下一个目标是在两个量子点之间演示纠缠交换。团队表示，那将造出第一个使用两个确定性纠缠光子对光源的量子中继器。确定性光源能几乎按需稳定产生单光子，但研制这类光源一直是个大难题。

大约十年前，Jöns 和 Trotta 提出了把量子点用作通信和传递系统中纠缠光子对光源的方案。Jöns 说，结果证明长期规划没有白费。他把成功归功于材料科学、纳米加工和光学量子技术的结合。