E星体育4月19日，据华中科技大学消息，该校物理学院引力中心李霖教授课题组的一项最新研究成果，日前在《自然·光子学》杂志在线发表。该研究在国际上首次实现了基于里德堡原子的光量子纠缠过滤器，可用于保护量子纠缠态，并确定性地滤除噪声光子态。课题组利用该过滤器，从极低保真度的输入态中提取出近乎完美的量子纠缠。

　　这一成果有望应用于分布式量子信息处理、多光子量子光学等量子科技的前沿领域。

　　李霖介绍，光量子纠缠态是传播量子信息最为重要的量子资源之一。然而，由于光子-光子之间几乎没有相互作用，实现确定性的光量子态操控是一个极具挑战的难题。

　　近年来，基于里德堡原子的量子物理研究发展迅速。在本次研究工作中，课题组基于里德堡原子，实现了不同偏振光子之间的相互作用调控，E星体育构建了全新的光量子纠缠过滤器，并由此从含有大量噪声的低保真度输入态中提取出保线%以上的双光子纠缠态。

　　“量子通信和量子计算等重要应用对纠缠保真度有着极高的要求，然而，纠缠态制备过程中的不完美、E星体育E星体育传输过程中引入的噪声会导致保真度降低。”李霖说，发展确定性的纠缠过滤器等量子光学器件是解决这一难题的核心。

　　为此，课题组利用两个里德堡原子系综进行具有偏振选择的光子态-里德堡原子态相干转化，E星体育将目标纠缠态转化至无退相干子空间进行保护；同时，利用里德堡相互作用将其余的噪声态滤除，从而提取出高保真度的光量子纠缠态。

　　可以从极大的噪声中提取出近乎完美的量子纠缠，是李霖课题组新方案的优势所在。即使输入态中仅含有7%的纠缠态（初始保线%），里德堡纠缠过滤器仍能将纠缠态保线%以上。

　　此外，这项研究还有一个创新之处，即利用一种原本被视为“不好”的量子效应——退相干，来进行量子纠缠态的操作和制备。课题组研究人员巧妙地将退相干“变废为宝”，将噪声双光子态转化为两个里德堡激发态，并通过其无序相互作用引发退相干效应，最终将噪声态剔除，实现量子纠缠过滤。

　　据介绍，这项研究成果不但填补了确定性量子纠缠过滤器的空白，还为可扩展的多光子量子光学研究及里德堡多体量子物理研究提供新思路。

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