文/陳根

以量子信息科學(xué)為代表的量子科技不斷進(jìn)步，形成了新的科學(xué)前沿。其中，量子網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為具有廣闊的應(yīng)用前景，因而成為量子信息領(lǐng)域最重要的長遠(yuǎn)目標(biāo)之一。

量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以粗略地分為量子密鑰網(wǎng)絡(luò)、量子存儲網(wǎng)絡(luò)以及量子計算網(wǎng)絡(luò)三個階段。目前的科技仍處于最初級的量子密鑰網(wǎng)絡(luò)階段，即只能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中兩個節(jié)點(diǎn)間較短距離的點(diǎn)對點(diǎn)密鑰分發(fā)。

而量子存儲網(wǎng)絡(luò)則是每個節(jié)點(diǎn)中都有量子存儲器作為可利用的資源，比如，用來解決遠(yuǎn)距離量子通信的量子中繼方案。量子中繼是在噪聲信道中實(shí)現(xiàn)長距離量子通信的重要途徑，而量子糾纏純化是量子中繼中的關(guān)鍵操作，可以從兩份糾纏度較低的糾纏態(tài)中提煉出一份糾纏度較高的糾纏態(tài)。

近日，來自中國科大的消息顯示，中國科大研究組與南京郵電大學(xué)的研究人員聯(lián)合，利用高品質(zhì)的超糾纏源，首次實(shí)現(xiàn)了11公里的遠(yuǎn)距離量子糾纏純化，純化效率比此前國際最好水平提升了6000多倍，在量子通信和量子網(wǎng)絡(luò)的研究中取得了重要進(jìn)展。

具體來說，研究團(tuán)隊(duì)制備出偏振和路徑分別處于糾纏態(tài)的超糾纏光子對，并在11公里長的多芯光纖里進(jìn)行糾纏分發(fā)，然后進(jìn)行量子糾纏純化操作。結(jié)果表明，分發(fā)后的偏振糾纏和路徑糾纏初始保真度均為約0.665時，純化得到的糾纏態(tài)保真度可以提升到0.774。

而初始保真度均為約0.771時，純化后的保真度則可提升到0.887。他們還首次將糾纏純化用于量子密鑰分發(fā)，純化前糾纏態(tài)的糾纏度太低，產(chǎn)生的有效密鑰率為0，而經(jīng)過純化后，有效密鑰率則提升到0.371。

其研究成果已于近日發(fā)表在期刊《物理評論快報》上。這也是量子信息科學(xué)的發(fā)展道路上重要一步。