近来，我国科学技能大学教授潘建伟及其搭档陈宇翱、赵博等在国际上初次运用参量下转化光源完成了根据线性光学的量子中继器中的嵌套羁绊纯化（nestedpurification）和二级羁绊交流（two-hierarchyentanglementswapping）进程。根据该技能，以往量子羁绊交流进程中阻止分发态被进一步相干操作的首要噪声可以被主动除去，这为将来完成根据原子系综的可扩展线性光量子中继器供给了前瞻性的技能指引。这两项重要效果别离发表于国际学术权威期刊《天然•光子学》和《物理谈论快报》上。

  量子中继器是地上有用化远间隔量子通讯中必不可少的要害器材。遭到通讯链路衰减和噪声等要素的影响，直接进行量子通讯的节点间隔存在极限。为了打破这一极限，可经过量子中继器衔接多个通讯节点，以此来完成远间隔的量子通讯。因而，自1998年量子中继器的概念被提出后，科学家们在建立有用化量子中继器的道路上一向尽力着。为了扩展通讯间隔，接连的羁绊操作是完好完成量子中继器的根本需求。这一点可以终究靠羁绊交流和羁绊纯化完成。其间羁绊交流用于提高量子态传输间隔，羁绊纯化用于反抗量子态传输进程中的退相干效应。

  开始的量子羁绊交流和羁绊纯化已经在线性光学体系中成功演示，可是以往的作业没有可以具有可扩展性，即取得的分发态不能直接用于后续的羁绊操作。这是因为参量下转化羁绊源发生光子对是概率性的，鄙人转化进程中因为存在双光子噪声项，进行单次羁绊交流时，量子分发态本质上是50%羁绊态和50%无用态的混态。以往，科学家只可以运用后挑选从混态中提取所需羁绊态，但后挑选具有损坏性，它使得分发后的量子态被丈量坍缩，因而该分发态无法再被用于下一步的羁绊操作。因而，科学家有必要寻求一种非损坏的办法除去掉这噪声项，而嵌套羁绊纯化和级联羁绊交流则可以处理这一问题。

  潘建伟团队长时间致力于量子中继器的有用化研讨，特别是在多光子羁绊制备和操作方面长时间处在国际领头羊。多光子组把握的八光子及十光子控制技能，为在参量下转化体系中完成光量子中继器的原理性演示供给了硬件支撑；2008年，团队建立的统筹羁绊交流和量子存储的量子中继器节点也为未来完成根据原子系综体系的量子中继器打下坚实的根底。2016年，该团队选用冷原子系综成功研制出百毫秒级高效量子存储器，完成了存储寿数到达0.22秒、读出功率到达76%的高性能量子存储器，第一次将存储寿数及读出功率提高到可以很好的满意远间隔量子中继的实践的需求。本次作业则根据八体羁绊光源，初次演示了嵌套量子羁绊纯化和级联量子羁绊交流。经过奇妙地设置贝尔态丈量设备，不仅能彻底消除羁绊交流进程中双光子搅扰项、一起还保存分发量子态进一步可操作性。结合运用光纤模仿量子存储以及丈量反应设备，成功地完成了可扩展量子中继器的光学演示。这一开创性的作业使得根据参量下转化光源构建量子中继器的可行性取得了进一步的验证。尤其是原子系综体系中的原子－光子羁绊源存在和参量下转化羁绊源相同的双光子噪声项，因而该技能也可直接应用于根据原子系综的量子中继器。

  这两项作业均在国际上跨越了以往只能演示量子中继器中单次羁绊操作的长时间技能妨碍，初次完成了对量子态的接连羁绊控制，成功根据线性光学体系开展了可扩展量子中继器技能，击碎了有用光量子中继器开展道路上的一道坚实壁垒。该效果标明，参量下转化源原则上彻底有才能成为有用光量子中继器的另一可信体系。一起，这两项作业也将大力推进根据原子系综量子中继器的可扩展性技能讨论研讨。审稿人对这两项效果均给予了高度评价，其间嵌套纯化的试验完成被审稿人盛赞为“英豪试验（heroexperiment）”，级联羁绊交流试验则被审稿人认为是“很好的试验作业，处理了量子信息范畴如此重要的问题”。

  （量子信息和量子科技前沿立异中心、合肥微标准物质科学国家试验室、物理学院、科研部）

  L.K.Chenetal.Experimentalnestedpurificationforalinearopticalquantumrepeater.NaturePhotonics11,695–699(2017).