Nature 重磅:潘建伟团队实现数十公里远程量子储存器纠缠

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最佳答案2015年2月26日,国际顶级科学期刊《自然》(Nature)以封面标题的形式发表了潘建伟、陆朝阳等人的文章《单个光子的多个自由度的量子隐形传态》(Quantum

北京时间 2 月 13 日凌晨,最新一期Nature发表了中国科学技术大学潘建伟团队的最新重磅成果:两个量子存储器通过光纤跨越数十公里实现远程纠缠。

问:北大教授的新作:

在这项最新研究中,潘建伟、包小辉及其同事利用一种名为腔增强的量子效应,来制备纠缠原子和光子,再将这些纠缠原子和光子转换为适合于电信传输的频率,最后在两个由 50 公里长光纤连接的节点之间实现了纠缠。

量子纠缠,这是个很难解释的现象。一种较新的解释是:处于纠缠态的两个量子实际上是同一个粒子,在不同纬度空间的投影。因为是同一个粒子,所以会有心灵感应。

研究结果表明,与纠缠光子相比,多节点之间的原子–光子纠缠可能更适合量子纠缠的远距离传输。本项研究演示了两个相距 50 公里的量子存储器的纠缠,这一距离足以连接两座城市,并比之前报道的距离要远得多,或为实现多节点、远距离纠缠铺平了道路,有助于量子互联网的开发。

量子通信只是用在加密通信领域,使得密钥分发在理论上绝对安全,但并不代表它可以阻止黑客入侵,它只是保证通信的安全,如果是电脑系统有漏洞一样是不安全的,就

就像计算机中的硬盘驱动器一样,量子储存器存储量子信息。它们是构建量子互联网的必要部分,并将促进实现超安全的量子通信,允许远程量子计算机一起工作。

最佳答案九州量子威胁潘建伟团队彭承志教授这件事,应该先严查,如果查出情况属实,就应该把他们直接拉出去喂狗。

以前,科学家已经实现了相距 1200 公里的单个光粒子纠缠,但是这种纠缠无法存储,而量子储存器纠缠之前最大物理距离只有一公里之遥。

很多朋友在养狗之前,根本没有接触过狗狗,或许他们养狗狗只是一时兴趣,或者是别人送了一只狗狗,自己捡了一只狗狗这种情况多不胜数。在完全不了解如何养狗的时候你就开始养狗了,如果喂养不当就可能引起狗狗生病甚至死亡的,所以一定要先了解新手喂养狗狗的极大禁忌才能更好的让狗狗健康成长。一、洗澡刚开始接到狗狗肯定非常高兴,但是小狗狗刚开始因为很久没有洗澡,你肯定很想给他洗澡然后抱着他玩个够吧,但是殊不知就因为这个原因就可能让你狗狗离开你。因为小狗才到一个新环境是根本不适应的。这个时候的他们抵抗力是非常弱的。如果给他洗澡很有可能会引起狗狗着凉感冒,轻就只是感冒了,然后拉肚子呕吐这些情况。但是如果重一点的话就很

远程纠缠的突破

1.3L夏利两厢,没花钱,别人送的!本来就是想弄来开着玩玩,但是没想到这款车的动力这么强!这台丰田8A的机子,真是不是闹着玩的。一档起步稍微猛一点,一定会烧胎!在市区开,一不留神就会超速。由于采用拉线式节气门,动力来的特别直接,毫不夸张的说,论这种感官上的加速感受,比飞度强。但是..这台车除了发动机,哪哪都垃圾,底盘软如烂泥,方向没有助力,沉的让你思考人生。挂挡,基本没有感觉,跟搅屎区别不大,全车杂音各种各样。车架锈蚀严重,车窗还得手摇。总之,我相信这一台8A发动机的寿命比车长的多。真是可惜了这台发动机!

实现连接远程量子处理器的量子互联网,将能够支持许多革命性的应用,比如分布式量子计算。而想要实现量子通信,建立远程量子存储器之间的纠缠是关键挑战。

首先谢邀又到了一年一度撒狗粮秀恩爱的日子,梅姨先祝各位七夕快乐了。至于说到秀恩爱是女方主动,其实也不尽然了大家还记得李晨与范冰冰公开恋情的时候么,那还是在2015年5月份了范冰冰随后转发其实还是大黑牛先公开的,范冰冰无论是在曝光度还是在娱乐圈的资源上,都是要比李晨高出一大截的,即便是这样,李晨也没有避讳,反而是首先公开了这段恋情,范冰冰随后转发。一句“我们”火遍网络,随后大半个娱乐圈都转发了这条微博,而“我们”也成为当天的微博热搜首位,被众多网友所熟知而在恋爱后,一向气场强大被称为“范爷”的范冰冰似乎变成了热恋中的小女生,被拍到两人出行照也大多是在李晨旁边做小鸟依人状,一副甜甜蜜蜜的恩爱模样羡

尽管相关研究已经取得了巨大进展,但由于严重的传输损失,此前两个节点之间可实现的最大物理距离是 1.3 公里,想要实现远程纠缠依然存在巨大挑战。

我个人觉得里皮给国足最大的改变有两个,一个是他提升了中国球员的自信心,昨天看着左路李学鹏的人球分过和边路生吃,这都让人兴奋,中国足球很少这么霸气过;另一个就是他的之人善用,他应该把眼下中国最好的球员都糅合到了国家队里面去了,郑智、张稀哲、邓涵文和蒿俊闵这些球员都在里皮手下得到了重用,并很好的发挥出自己的实力和作用,同时里皮也把中国队的最真实也是最强的实力都发挥出来了。上面是里皮执教中国队的战绩表,尤其是五场世界杯预选赛,五战2胜2平1负,连克两个最强竞争对手韩国和乌兹别克斯坦。除了伊朗那场踢得有点差强人意外,其他四场是场场都让中国球迷拍手叫好。首战卡塔尔,里皮上任首秀,中国队马上给人一种焕然一

为了将距离扩展到城市规模,在这项最新论文中,研究人员将基于原子团的量子储存器与有效的量子频率转换(QFC)相结合,并通过数十公里的城市级光纤传输,实现了两个量子储存器的纠缠。

原子集合之间的远程纠缠产生示意图,两个量子存储节点(节点 A 和 B)通过光纤连接到一个用于光子测量的中间站。

具体而言,研究人员利用腔增强来创建原子-光量子纠缠的明亮来源,并采用差分频率生成(DFG)工艺实现光纤低损耗传输,然后通过双光子干涉实现了超过 22 公里的原子团纠缠,并通过单光子干涉实现了超过 50 公里的原子团纠缠。

远程纠缠实验鸟瞰图,两个量子节点位于中国科技大学,来自两个节点的电信光子通过两个平行的部署光纤,传输到位于合肥软件园的中间站。

该实验证明了两种通过光纤中的长距离光子传输实现双量子存储器纠缠的可行方法。研究人员表示,通过加入更多的量子存储器,实验结果可以扩展到通过多光子干涉在远距离纠缠多个量子存储器,还可以在两个子链路上产生两对远程原子纠缠,并按照量子中继方案通过纠缠交换来延长原子纠缠的距离,串联此过程可以足够地延长距离以超过直接传输的极限。

研究人员认为,将这些实验扩展到相隔很远的节点,将能够执行高级的量子信息任务,并为构建远距离大规模量子网络铺平了道路。

量子通信——无影无踪的传送过程

处于量子纠缠的两个粒子,无论分离多远,它们之间都存在一种神秘的关联,这种神秘的关联无论如何都无法用经典观念去理解,被爱因斯坦称为「遥远地点间诡异的互动」。

量子信息科学家发现,量子纠缠除了神秘之外,还是一种可以利用的超经典力量,它可以成为具有超级计算能力的量子计算机和「万无一失」的量子保密系统的基础。

量子纠缠

按照常理,信息的传播需要载体,而量子通信是不需要载体的信息传递。量子隐形传态即用量子态作为信息载体,通过量子态传送完成大容量信息的传输,是一种脱离实物的「完全」的信息传送,能够实现原则上的完全保密。

量子通信即是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式,是一种无影无踪的全新通信方式。

基于量子隐形传态,人们提出了量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器,它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于经典因特网,量子因特网具有安全保密特性,可实现多端的分布计算,有效地降低通信复杂度等一系列优点。

作为国际上量子信息实验研究领域开拓者之一,潘建伟是该领域有重要国际影响力的科学家,近年来取得了一系列有重要意义的研究成果。

2016 年 8 月 16 日,全球首颗量子科学实验卫星「墨子」号在中国酒泉卫星发射中心发射成功。

作为「墨子」号量子科学实验卫星的首席科学家,潘建伟领衔的「墨子号」量子科学实验卫星科研团队被授予 2018 年度克利夫兰奖,这也是克利夫兰奖设立 90 余年来,中国科学家在本土完成的科研成果首次获得这一荣誉。

潘建伟院士

潘建伟院士带领团队完成量子通信卫星科研项目后,享誉国内外,被认为是当今世界量子通信领域的顶尖人物。不过,盛誉之下也引起了一些争议,不少民间学者对其成就甚至个人表达出质疑,网上也有三言两语的挖苦讽刺。

事实上,潘建伟的科研成就让绝大多数科研学者都望尘莫及,潘建伟博士期间师从量子实验研究的世界级大师蔡林格,其 27 岁时参与的研究成果入选美国《科学》杂志「年度全球十大科技进展」, 还被《自然》评为「百年物理学 21 篇经典论文」,31 岁任中国科学技术大学教授,41 岁成为中国当时最年轻的中科院院士,45 岁获国家自然科学一等奖,2017 年被评为《自然》杂志年度十大科学人物……

无论如何,有中国「量子之父」称号的潘建伟,仍在质疑中前行,并让中国在世界量子通信领域保持领先地位。

论文题目:Entanglement of two quantum memories via fibres over dozens of kilometres

论文摘要:

论文原文:

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杰出青年潘建伟简介?

 男,1970年生,浙江省东阳市人。现为中国科学技术大学教授、博导。  1970年3月出生在东阳市马宅镇雅坑村,出生于东阳,成长东阳。先后毕业于马宅镇雅坑小学(青联公社第一名),吴宁镇中(全年级第一名)。  1984年考入东阳中学(浙中名校,先后培养数名国内外院士,著名的有严济慈院士、李正武院士、王伏雄院士等)  1987年考入中国科技大学近代物理系,先后获学士、硕士学位,  1999年获维也纳大学博士学位。  2003年他被奥地利科学院授予Erich Schmid奖。此奖为奥地利科学院授予四十岁以下的青年物理学家的最高奖,两年一度,每次一人。  2004年他又在欧洲连续获得3项研究大奖:欧盟的玛丽·居里奖,奖金115万欧元;洪堡基金会索非亚奖,奖金105万欧元;德意志研究联合会尼托奖,奖金113万欧元。   2005年6月,获得欧洲物理学会2005年度菲涅尔奖(欧洲物理学会菲涅尔奖以19世纪最伟大的光学家菲涅尔命名,每两年颁发一次,主要授予在量子电子学和量子光学领域做出杰出贡献的青年科学家)  2008年11月,当选为发展中国家科学院的TWAS Young Affiliates(通讯院士)  2009年7月,潘建伟及其团队回归,并在上海浦东创建中国科学技术大学量子工程中心。  在2007年院士增选中,潘建伟是最年轻的候选人2007年1月20日,由547名中国科学院院士、中国工程院院士投票评选出的2007年中国十大科技进展新闻在京揭晓,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)量子物理与量子信息研究部潘建伟教授领导的科研团队的成果“实现六光子薛定谔猫态”榜上有名。这是科大成果连续第五年入选年度“十大科技进展”,也是潘建伟团队的研究成果最近五年内第四次入选“十大科技进展”。  ●1997-1998年,首次成功地实现了量子态*传送(1997)以及纠缠态交换(1998);  ●1999-2000年,首次成功实现三光子(1999)、四光子纠缠态(2001),并利用多粒子纠缠态首次成功地实现了GHZ定理的实验验证(2000);  ●2003年,首次成功地实现了自由量子态的*传送;  ●2003年,首次实现纠缠态纯化以及量子中继器的成功实验;  ●2004年,首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵;  ●2006年,首次实现两粒子复合系统量子态*传输,并在实验中第一次成功地实现了对六光子纠缠态的操纵。  ●2006年夏,中国潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲慕尼黑大学-维也纳大*合研究小组各自独立实现了诱骗态方案,同时实现了超过100公里的量子保密通信实验,其中,潘建伟小组在2009年进行的实验又将绝对安全通信距离延长到200公里。  ●2007年,实现六光子薛定谔猫态。通过实验成功制备出国际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可以直接用于量子计算的簇态,刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录。  ●2008年,利用冷原子量子存储技术,在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换,建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠,以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美实现了远距离量子通信中急需的“量子中继器”,向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。8月28日出版的国际著名科学期刊《自然》,以《量子中继器实验实现》为题发表了这项重要研究成果。  ●2009年,由中国科大潘建伟、陈增兵、彭承志等人组成的团队针对量子通信实用化展开了攻关研究,研制成功量子电话样机,并在商业光纤网络的基础上,组建了可自由扩充的光量子电话网,节点间距达到20公里,实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话和3方对讲机功能,真正实现了“电话一拨即通、语音实时加密、安全牢不可破”的量子保密电话。该成果已于今年4月发表在国际光学领域著名期刊《光学快递》上,并立即被美国《科学》杂志以“量子电话呼叫”为题进行了报道。

我国已实现多少个量子比特纠缠?

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控6个光子的偏振、路径和轨道角动量3个自由度,在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠,刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。搜狗问问多个量子比特的相干操纵和纠缠态制备是发展可扩展量子信息技术,特别是量子计算的最核心指标。量子计算的速度随着实验可操纵的纠缠比特数目的增加而指数级提升。然而,要实现多个量子比特的纠缠,需要进行高精度、高效率的量子态制备和独立量子比特之间相互作用的精确调控。搜狗问问多粒子纠缠的操纵作为量子计算不可逾越的技术制高点,一直是国际角逐的焦点。2016年底,潘建伟团队同时实现了10个光子比特和10个超导量子比特的纠缠,刷新并一直保持着这两个世界纪录。通过多年的不懈探索和技术攻关,研究组成功实现了18个光量子比特超纠缠态的实验制备和严格多体纯纠缠的验证,创造了所有物理体系纠缠态制备的世界纪录。该成果可进一步应用于大尺度、高效率量子信息技术,表明我国继续在国际上引领多体纠缠的研究。来源:人民日报

为什么“多光子纠缠和干涉度量学”能获得国家自然科学一等奖

把双光子干涉产生纠缠的方法层层累加,扩展到更多的光子,就可以形成更多光子的纠缠。潘建伟团队从2004年开始,一直保持着纠缠光子数的世界纪录。2004年在世界上第一个实现了5光子纠缠[3],2007年在世界上第一个实现了6光子纠缠[4],2012年在世界上第一个实现了8光子纠缠[2],并且保持该记录至今。图2是实现8光子纠缠的光路简图。由于光子产生和光学干涉测量的概率都是随着光子数指数上升,所以每增加一个纠缠光子,光学干涉系统就要复杂一倍,纠缠的产生难度也会随着光子数指数上升。该团队通过一个个在国际上原创的多光子干涉测量技术,经过不懈努力克服各种实验困难,才能够多次打破自己保持的世界记录,并将记录定格为8个。该团队以多光子纠缠技术为基础,在自由空间量子通信领域实现了世界首个百公里级的量子纠缠分发和量子*传态[5],在量子计算领域实现了世界上首个光量子Shor算法[6]和拓扑量子纠错[7]。

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