中国科大实现基于无腔冷原子系综的长距离原子-光子纠缠分发

　　近日，中国迷信技能年夜学郭光灿院士团队史保森传授、张伟研究员、周志远副传授正在长间隔量子收集节点的构建方面取患上重要冲破：该团队哄骗无庞大光学腔的冷原子系综，联合自立研制的高效偏振有关量子频次转换模块，胜利完成了原子与通讯波段光子之间的纠缠，并应用20千米光纤举行了远间隔分发，验证了纠缠保真度年夜于80%。相干结果以“Long-Distance Distribution of Atom-Photon Entanglement Based on a Cavity-Free Cold Atomic Ensemble”为题，于2026年2月6日颁发正在《Physical Review Letters》上。

图1. 试验安装示用意

　　量子中继器是完成漫衍式量子计较、量子暗码学以及量子传感等将来量子技能的要害，其焦点是可以或许发生、存储并正在远间隔量子节点之间分发量子纠缠。以往的高机能冷原子系综量子中继器年夜多依赖庞大的光学腔布局来加强光与物资的彼此作用，这正在体系扩大以及现实安排中面对紧张应战。针对这一难题，研究团队另辟蹊径，采纳无庞大光学腔的冷原子系综作为量子存储节点，经由过程抉择适合的能级布局、优化磁场节制并晋升光学厚度，完成了约55%的初始外部读出效率和长达160微秒的存储寿命。这一简略、鲁棒的量子存储器，为构建可扩大的量子收集节点供给了新思绪。

图2. 首要成果图

　　研究的另外一项重要走光正在于团队完成了高效率、低噪声的量子频次转换。团队自立研制了基于Sagnac干预干与仪架构的偏振有关量子频次转换模块。该模块采纳腔加强差频方案，哄骗周期性极化铌酸锂晶体，将原子体系发生的780nm光子高效地转换至通讯波段（1522nm），完成的内部量子效率最高可达 48.5%。同时，该频次转换历程可以或许坚持光子偏振态没有变，且附加噪声程度极低，为完成长间隔、低损耗的单光子传输供给了要害技能支撑。

　　该研究展示了一种联合简略无腔的量子存储器与高效频次转换模块的量子收集节点新范式，是迈向实用化长间隔量子收集的重要一步，为将来完成基于量子中继的寰球量子收集供给了新的技能路径。审稿人高度评估此项事情“reports a significant experimental achievement”，“a crucial step for real-world quantum co妹妹unication. This work clearly validates the feasibility of utilizing such a cavity-free setup fordeployable quantum repeater architectures”，同时也是“notable technical achievement”。

　　中国迷信技能年夜学博士生王天宇、陈仁辉，副研究员李岩，西安交通年夜学博士生沈泽昊为论文配合第一作者。合胖国度试验室张伟研究员和中科年夜周志远副传授、史保森传授为论文配合通信作者。该研究事情获得了科技立异2030重年夜名目以及国度天然迷信基金的鼎力大举撑持。

　　论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/fzz2-3xf6