具备贝尔非定域性的城域级多路复用量子中继器

量子中继器能够克服光纤中光子呈指数级损耗的问题,实现远距离量子存储器之间的预示纠缠(Briegel1998Quantum; Kimble2008The; Sangouard2011Quantum; Wehner2018Quantum)。衡量这种纠缠的决定性基准是贝尔非定域性——这是设备无关安全性(Acin2007Device-Independent; Pironio2010Random)和量子力学基础检验(Hensen2015Loophole)的基石。然而,近期基于单光子干涉(SPI)方案的城域尺度实验仅能生成低质量纠缠态,未能达到贝尔非定域性认证标准(Liu2024Creation; Stolk2024Metropolitan-scale)。该研究团队报道了通过基于时间测量的双光子干涉(TPI)方案(Halder2007Entangling)结合大容量时间复用技术(Liu2021Heralded),在相隔14.5公里的两个固态量子存储器之间实现预示纠缠分发。研究人员制备出保真度达78.6±2.0%的贝尔态,其CHSH-贝尔不等式违反值达到3.7个标准差,这是城域尺度量子中继器中首次实现贝尔非定域性认证。该架构巧妙结合了SPI方案的高预示效率与TPI方案的相位鲁棒性,使量子节点无需光纤通道相位稳定即可自主运行,为可扩展量子中继网络提供了实用化框架。

量科快讯