問：團(tuán)隊(duì)基于稀土離子摻雜晶體研制出高性能的固態(tài)量子存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)了一種基于吸收型存儲(chǔ)器的多模式量子中繼，并成功將光存儲(chǔ)時(shí)間提升至1小時(shí)。請(qǐng)問此項(xiàng)工作同以往相比最大的突破點(diǎn)是什么？

   周宗權(quán)：光子傳輸損耗導(dǎo)致在地面不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的量子通信，量子中繼和量子U盤是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程量子通信的兩種可行方案。

   量子中繼的思想是把短程糾纏的量子存儲(chǔ)器逐步連接起來，獲得遠(yuǎn)程的量子糾纏。前人的量子中繼都是基于發(fā)射性存儲(chǔ)器構(gòu)建，它的糾纏光子是由存儲(chǔ)器直接發(fā)射出來的。這種量子中繼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是物理系統(tǒng)單一，通信速率受限。

   我們實(shí)現(xiàn)的是基于吸收性存儲(chǔ)器的量子中繼。在這種量子中繼中，量子糾纏光源和量子存儲(chǔ)器是相互獨(dú)立的，這是一種全新的量子中繼架構(gòu)。基于多模式量子中繼糾纏闡述，如果把量子中繼看作一個(gè)橋梁的話，前人量子中繼相當(dāng)于是具有單個(gè)車道的橋梁，而我們的多模式量子中繼是一座具有四車道的橋梁，相應(yīng)它的通信速率也就提升了4倍。

   量子U盤的思想是把光子存入量子存儲(chǔ)器，然后借助高鐵、飛機(jī)等傳統(tǒng)運(yùn)輸工具運(yùn)輸存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程量子通信。考慮現(xiàn)實(shí)中的運(yùn)輸速度，量子U盤對(duì)光存儲(chǔ)時(shí)間為小時(shí)量計(jì)，而此前國(guó)際上光存儲(chǔ)的最長(zhǎng)時(shí)間為一分鐘，這是德國(guó)團(tuán)隊(duì)在2013年實(shí)現(xiàn)的。

   我們基于自主搭建的光學(xué)拉曼外差探測(cè)核磁共振譜儀，精準(zhǔn)測(cè)定稀土離子能級(jí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步結(jié)合低溫、磁場(chǎng)、激光及射頻聯(lián)合操控技術(shù)，把相關(guān)光子存儲(chǔ)時(shí)間提升至1小時(shí)，大幅刷新了光存儲(chǔ)時(shí)間的世界紀(jì)錄，也證實(shí)了光量子U盤的原理可行性。我們的工作為遠(yuǎn)程量子通信的實(shí)現(xiàn)提供了基于稀土離子的全新解決方案：一是基于吸收型存儲(chǔ)器的多模式量子中繼，二是基于稀土離子構(gòu)建量子U盤。

     問：您將此次實(shí)驗(yàn)比喻為“鵲橋”，可否具體解釋一下？

   周宗權(quán)：量子中繼所要解決的問題，是有A和B兩個(gè)量子存儲(chǔ)器，它們相距很遠(yuǎn)無法見面，要在AB當(dāng)中建立起量子糾纏，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程量子通信。

   這個(gè)問題和傳說故事中的“鵲橋”是類似的：牛郎和織女被天河相隔，只有借助鵲橋才能相會(huì)。我們可以想象量子存儲(chǔ)器A是量子世界中的牛郎，B是量子世界中的織女，在A和B之間需要架起一座通信的橋梁，而量子中繼就是量子世界中的這座鵲橋。■