华东师大荆杰泰教授课题组实现全光量子纠缠交换

    近期，华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室荆杰泰教授课题组在量子信息研究领域取得重要进展，实现了全光量子纠缠交换协议。量子信息科学包括量子精密测量、量子通信以及量子计算三大领域，其旨在利用量子资源，实现高安全性、高保真度以及高容量信息处理方式。与量子隐形传态和量子密集编码协议一样，量子纠缠交换协议也是量子信息科学中最重要的协议之一。由于利用量子纠缠交换协议可以使得两个没有直接相互作用的粒子发生纠缠，其被认为是实现量子中继构建量子网络的核心单元。

    量子纠缠交换协议自1993年首次在理论上提出以来，受到了量子信息领域的持续关注，在分离变量和连续变量领域均取得了重要研究进展。在连续变量领域，实现量子纠缠交换需要采用基于光电和电光转换的贝尔态测量，这极大限制了量子纠缠交换在构建宽带量子网络中的应用。为了解决这一问题，荆杰泰教授课题组提出并实验实现了一种无测量的全光量子纠缠交换协议。在该协议中，基于四波混频过程的低噪声光学参量放大器通过对输入态的高增益放大，避免了使用光电和电光转换，从而无测量地实现了传统方案中贝尔态测量的功能。该工作为实现量子纠缠交换提供了一种全光学模式，并为构建无测量的全光宽带量子网络奠定了基础。

《物理评论快报》（Physical Review Letters 128, 060503 (2022)）刊登荆杰泰教授课题组研究成果

全光量子纠缠交换协议示意图

全光量子纠缠交换实验结果