近日，上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院金賢敏教授課題組依托熱原子量子存儲(chǔ)和全光環(huán)形存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)兩種不同架構(gòu)量子存儲(chǔ)器間的量子糾纏進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)讀取過(guò)程產(chǎn)生的光子態(tài)進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了環(huán)形存儲(chǔ)與數(shù)十億個(gè)運(yùn)動(dòng)原子之間糾纏態(tài)的存在，對(duì)構(gòu)建面向?qū)嵱没�環(huán)境的量子網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。相關(guān)研究成果近日以“Entangling Motional Atoms and an Optical Loop at Ambient Condition”為題在npj Quantum Information期刊中發(fā)表。 mg:kVS  
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人類(lèi)對(duì)于外在世界的直觀認(rèn)識(shí)，主要來(lái)源于遵循經(jīng)典物理定律的宏觀物體運(yùn)動(dòng)。然而當(dāng)進(jìn)入微觀世界，物體的運(yùn)動(dòng)則遵循量子力學(xué)所描繪的另一套規(guī)則。上世紀(jì)30年代，Einstein，Podolsky，Rosen和Schrodinger等人發(fā)現(xiàn)的量子糾纏現(xiàn)象是量子力學(xué)的重要研究對(duì)象之一。通常量子效應(yīng)只在微觀領(lǐng)域被觀測(cè)到，而將量子理論擴(kuò)展到更一般的環(huán)境系統(tǒng)并探索宏觀物體中的量子現(xiàn)象，這對(duì)于量子力學(xué)的基礎(chǔ)研究具有重要意義。另一方面，產(chǎn)生和操控量子糾纏的能力是實(shí)現(xiàn)量子技術(shù)不可或缺的基石。尤其是兩個(gè)量子節(jié)點(diǎn)間的預(yù)報(bào)式糾纏，沿著量子中繼的架構(gòu)使量子資源的分發(fā)突破損耗的限制，對(duì)于構(gòu)建可擴(kuò)展的高速量子網(wǎng)絡(luò)具有里程碑式的意義。 Jq)k5X>&Sj  
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在近二十年的探索中，學(xué)術(shù)界已經(jīng)在冷原子系綜、單原子、離子阱、量子點(diǎn)和NV色心等系統(tǒng)中觀察到了預(yù)報(bào)式量子糾纏。但遺憾的是，當(dāng)離開(kāi)低溫和與環(huán)境隔離的實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用和與外部環(huán)境的耦合使得宏觀系統(tǒng)中量子相干性保持的時(shí)間非常短暫。 ]0<K^OIY  
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研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)基于室溫原子系綜的DLCZ存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，結(jié)合另一種工作波長(zhǎng)匹配的室溫環(huán)形回路存儲(chǔ)，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了兩種不同類(lèi)型的量子存儲(chǔ)之間預(yù)報(bào)式糾纏的產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)讀取光子態(tài)量子干涉以及光子計(jì)數(shù)的測(cè)量，重構(gòu)光子態(tài)密度矩陣并計(jì)算糾纏度量concurrence，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了存儲(chǔ)糾纏態(tài)的存在。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)也測(cè)量了關(guān)聯(lián)光子對(duì)Stokes光子和anti-Stokes光子的互關(guān)聯(lián)函數(shù)，在整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)和讀取之后互關(guān)聯(lián)函數(shù)達(dá)15.39±0.26，超過(guò)打破貝爾不等式的界限值6，表明在整個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了非經(jīng)典態(tài)的產(chǎn)生和保持。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了基于不同量子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)室溫量子網(wǎng)絡(luò)基本模塊的可行性，為整合不同系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展實(shí)用化混合量子網(wǎng)絡(luò)提供了新的思路。 A?04,l]y  
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上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院的博士生龐曉玲、張超妮以及助理研究員竇建鵬為論文的共同第一作者，上海交通大學(xué)金賢敏教授為論文通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、上海市教育委員會(huì)、中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)等項(xiàng)目的資助。 9[\do@  
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論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41534-023-00715-7