央廣網(wǎng)合肥10月26日消息（記者劉軍 通訊員楊保國）記者從中國科大獲悉，中國科大郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組，成功實(shí)現(xiàn)確定性單光子的多模式固態(tài)量子存儲(chǔ)，一次可以存儲(chǔ)100個(gè)量子比特，創(chuàng)造了世界最高水平。該成果發(fā)表在10月15日的世界著名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

　　據(jù)了解，量子通信被認(rèn)為是絕對(duì)安全的通信方式，其基本原理是利用單個(gè)光子加密攜帶一個(gè)量子比特的信息進(jìn)行傳輸。由于量子不可克隆定理，一旦有人竊取信息就會(huì)被立刻發(fā)現(xiàn)。但由于通信過程中不可避免的傳輸損耗，目前量子通信只能達(dá)到百公里量級(jí)，要實(shí)現(xiàn)千公里以上的長程量子通信則需要基于量子存儲(chǔ)的量子中繼技術(shù)。

　　用于量子通信的常見光源的發(fā)光介質(zhì)由很多原子構(gòu)成，具體哪個(gè)原子發(fā)光是隨機(jī)的，產(chǎn)生光子的幾率很低，且每次發(fā)射不能保證只有一個(gè)光子，這會(huì)導(dǎo)致中繼出錯(cuò)且安全性大大降低。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的量子中繼方案都是基于這種概率性光源的存儲(chǔ)，長程發(fā)送一個(gè)量子比特的信息所需要的時(shí)間在分鐘量級(jí)以上。

　　加快傳輸速度有兩個(gè)辦法，一是采用確定性單光子源，即利用單個(gè)原子發(fā)光，每次只發(fā)射一個(gè)光子；二是利用多模式存儲(chǔ)，即一次存儲(chǔ)就可以存多個(gè)量子比特，而普通的量子存儲(chǔ)一次只能存一個(gè)量子比特的信息。

　　李傳鋒研究組通過兩年的努力，從上百個(gè)人造原子中找到發(fā)光波長與固態(tài)量子存儲(chǔ)相匹配的一個(gè)人造原子，用它作為光源產(chǎn)生確定性的單光子，然后通過光纖傳輸?shù)?米外的自主研發(fā)的固態(tài)量子存儲(chǔ)器中進(jìn)行存儲(chǔ)，并測得存儲(chǔ)保真度為91.3%。在此基礎(chǔ)上，他們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)多模式的量子存儲(chǔ)，一次可以存儲(chǔ)100個(gè)量子比特，創(chuàng)造了世界最高水平。

　　李傳鋒介紹說，基于該技術(shù)，可以使長程發(fā)送一個(gè)量子比特需要的時(shí)間縮短到毫秒量級(jí)，即傳輸速度至少可以提高四個(gè)量級(jí)。同時(shí)，該成果還首次實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)固態(tài)量子節(jié)點(diǎn)，即固態(tài)人造原子光源與固態(tài)量子存儲(chǔ)器的對(duì)接，向?qū)崿F(xiàn)全固態(tài)量子網(wǎng)絡(luò)邁出了重要的一步。