老约翰妮讲的故事

4月19日
，国科瓜葛记者从华中科技大学患上悉 ，研团该校物理学院引力中间李霖传授课题组的队提的量一项最新钻研下场 ，日前在《做作·光子学》杂志在线宣告。掏出该钻研在国内上初次实现为了基于里德堡原子的近乎光量子瓜葛过滤器 ，可用于呵护量子瓜葛态 ，欠缺并判断性地滤除了噪声光子态。国科瓜葛课题组运用该过滤器 ，研团从极低保真度的队提的量输入态中提掏出近乎欠缺的量子瓜葛 。

这一下场有望运用于扩散式量子信息处置 、掏出多光子量子光学等量子科技的近乎前沿规模
。

构建全新光量子瓜葛过滤器

量子瓜葛是欠缺量子力学中最为怪异的天气之一 。爱因斯坦称其为“鬼魅般的国科瓜葛超距熏染”，即当两个或者多个宏不雅粒子爆发瓜葛时
，研团它们之间会组成一种特殊分割关连，队提的量这种分割关连不受距离限度，可能瞬间影响粒子形态 。物理学家们对于此妨碍了临时探究。

李霖介绍 ，光量子瓜葛态是转达量子信息最为紧张的量子资源之一 。运用光量子逻辑门
、光瓜葛过滤器对于光量子瓜葛态的高效操控 ，有助于实现远距离量子通讯、扩散式量子合计及量子详尽丈量等紧张运用。

可是
，由于光子-光子之间简直不相互熏染 ，实现判断性的光量子态操控是一个极具挑战的难题。

近些年来，基于里德堡原子的量子物理钻研睁开快捷
。里德堡原子之间强而可控的相互熏染 ，以及与光子间精采的交互能耐，为实现光子-光子间的高效量子操控提供新的可能。

李霖地址的课题组 ，临时自动于运用里德堡原子睁开量子信息处置以及详尽丈量的前沿钻研 。

在本次钻研使掷中
 ，课题组基于里德堡原子 ，实现为了差距偏振光子之间的相互熏染调控，构建了全新的光量子瓜葛过滤器 ，并由此从含有大批噪声的低保真度输入态中提掏出保真度达99%以上的双光子瓜葛态 。

“量子通讯以及量子合计等紧张运用对于瓜葛保真度有着极高的要求
，可是，瓜葛态制备历程中的不欠缺、传输历程中引入的噪声会导致保真度飞腾。”李霖说，睁开判断性的瓜葛过滤器等量子光学器件是处置这一难题的中间。

为此，课题组运用两个里德堡原子系综妨碍具备偏振抉择的光子态-里德堡原子态相关转化
，将目的瓜葛态转化至无退相关子空间妨碍呵护；同时，运用里德堡相互熏染将其余的噪声态滤除了 ，从而提掏出高保真度的光量子瓜葛态。

逆向立异实现“变废为宝”

可能从极大的噪声中提掏出近乎欠缺的量子瓜葛 ，是李霖课题组新妄想的优势地址。纵然输入态中仅含有7%的瓜葛态（初始保真度为7%），里德堡瓜葛过滤器仍能将瓜葛态保真度提升至99%以上  。

此外 ，这项钻研尚有一个立异之处，即运用一种原本被视为“欠好”的量子效应——退相关 ，来妨碍量子瓜葛态的操作以及制备
。个别情景下，退相关会导致瓜葛态保真度着落，从而影响量子信息精确传输以及处置。因此，人们艰深会想措施抑制退相关效应 。

可是 ，课题组钻研职员却怪异地将退相关“变废为宝”
，将噪声双光子态转化为两个里德堡激发态 ，并经由其无序相互熏染激发退相关效应，最终将噪声态剔除了，实现量子瓜葛过滤。在退相关能源学演化历程中 ，输入态的瓜葛保真度逐渐趋近于欠缺。

为清晰并把握这一重大的量子演化历程，课题组与北京自动化操作配置装备部署钻研所常越钻研员 、中科院实际物理钻研所石弢钻研员相助 ，开拓了里德堡相互熏染下的退相关演化模子 ，着实际模拟服从与试验数据高度适宜。这一新措施拓展了基于里德堡原子的量子调控本领 ，使患上运用低里德堡激发态来制备量子瓜葛成为可能 。

据介绍 ，这项钻研下场不光填补了判断性量子瓜葛过滤器的空缺，还为可扩展的多光子量子光学钻研及里德堡多体量子物理钻研提供新思绪 。如经由提升里德堡原子系综的规模，可妨碍多光子的量子并行操作 ，高效制备薛定谔猫态等多光子瓜葛态；经由引入里德堡相互熏染的无序性及退相关，进一步探究无序相互熏染下的别致多体能源学历程。

李霖展现，在后续钻研中，课题组还将聚焦里德堡原子的高精度操控 、里德堡原子-光子的高强度耦合等紧张技术 ，探究基于里德堡原子的详尽丈量、量子合计以及量子模拟 。