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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。
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。
全光量子纠缠交换协议完成之后，两个最初独立的光场在没有直接相互作用的情况下就具有了量子纠缠特性。如下图所示，Alice和Bob拥有的两个最初独立的光场在全光量子纠缠交换协议完成之后，其正交振幅分量的量子关联为0.43±0.06 dB，而正交相位分量的量子关联为0.42±0.05 dB，展示出了显著的量子纠缠特性。
全光量子纠缠交换实验结果
为了在实验上展示全光量子纠缠交换的宽带宽特性，课题组还详细测量了全光量子纠缠交换协议的带宽，实验结果表明在一定带宽范围之内均可以实现量子纠缠交换协议，成功突破了传统方案的单边带运转限制。此外，还测量了系统全光通道的抗损耗特性，实验结果表明在高达70%损耗的情况下，系统仍能完成量子纠缠交换。
