科技日報合肥10月14日電 記者14日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、張強等與濟南量子技術研究院鄭名揚等組成的研究團隊，在紫外波段離子阱存儲器和通信光纖的高效量子互聯方面取得重要進展。他們成功實現393納米至1550納米的高效率、低噪聲量子頻率轉換，刷新該波段量子頻率轉換效率與噪聲水平的國際紀錄，為可擴展量子網絡中囚禁離子節點的遠程互連提供了關鍵技術。相關成果發表在學術期刊《物理評論快報》上。

　　囚禁離子體系具有相干時間長、操控保真度高等突出優勢，是構建規模化量子網絡的重要體系之一。然而，諸多囚禁離子能級躍遷熒光波長位於紫外或藍紫光波段，難以實現遠距離光纖傳輸，解決方案是高效率、低噪聲的量子頻率轉換。此前，該波段至通信波段的量子頻率轉換普遍面臨效率低、噪聲高的問題，難以實際應用，致使該波段囚禁離子節點間糾纏分發距離被限制在米量級。

　　研究團隊從准相位匹配底層原理出發，建立疇缺陷相位擾動致效率下降的定量理論模型，並通過定量分析驗証理論模型。同時，團隊揭示了短波長泵浦下量子頻率轉換過程與泵浦光自發參量下轉換噪聲過程的反向調諧特性，據此提出短波泵浦光自發參量下轉換噪聲抑制方法，實現對泵浦光噪聲的大幅抑制。基於以上創新方法，團隊構建393納米至1550納米的高效率低噪聲量子頻率轉換模塊，端到端效率達28.8%，泵浦光噪聲抑制至35個/秒。與此前研究工作相比，效率提升約30倍，噪聲降低逾兩個數量級，創造了該波段量子頻率轉換的新紀錄。

　　研究人員介紹，該量子頻率轉換模塊已在基於鈣離子囚禁離子的遠距離量子糾纏中得到實際應用，信噪比可達120︰1，支撐了長壽命遠程離子—離子高保真度糾纏的實驗演示與器件無關量子密鑰分發，為可擴展量子中繼和廣域量子網絡奠定了關鍵器件基礎。（記者吳長鋒）