导读荟萃|2018年11月25日-量子客

10月31日Nature主刊在线报道了美国科罗拉多大学的几位研究者的的工作:《Emergence of multi-body interactions in a fermionic lattice clock》(在费米晶格钟中的多体相互作用),该文章指出:

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三维晶格结构中双轨道相互作用演示图

碱土原子具有亚稳态“时钟”状态同时具有比较短的光学寿命,高自旋核和SU(N) - 对称相互作用,使其成为原子钟,量子信息处理和量子模拟的强大平台。这些原子的少数粒子系统提供了随着系统尺寸的增加观察复杂多体现象的机会出现。粒子间的多体相互作用是紧迫现象,不能分解为潜在的成对相互作用的总和。它们可能被用于创造奇异的量子物质状态,但尚未在超冷费米子中进行探索。在这里,研究者基于费米子87Sr(锶)原子的三维晶格在光学时钟中创建孤立的少体系统阵列。研究者使用高分辨率时钟光谱直接观察原子间弹性和非弹性多体相互作用的开始。研究者测量每个晶格位置的不同原子数的时钟跃迁的频移,从n = 1到n = 5,并观察弹性多体效应的非线性相互作用变化特征。这些测量与理论相结合,阐明了SU(N) - 对称多体相互作用的出现,这些相互作用对于费米子碱土原子是独特的。为了研究非弹性多体效应,研究者使用这些频移来隔离晶格中的占据n位置并测量时钟状态的相应寿命。这使研究者能够在不经历大量气体中遇到的系统效应的情况下进入短程的少体物理。研究者在孤立的少体系统中测量的寿命与基于简单的原子间势模型的数值预测非常吻合,表明超冷冲突的普遍性。通过通道连接这些少体系统,相互作用的有利能量和时间尺度将使研究者的系统能够用于研究高自旋量子磁场和近藤效应。

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11月5日physical Review Letters,在线报道了日内瓦大学研究者及合作最新工作《Secure Quantum Key Distribution over 421 km of Optical Fiber》(超过421公里光纤通道的安全量子密钥分发)。该论文不仅获得了编辑的推荐,而且被认定为“Featured in physcials”。
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实验平台示意图

概论文提出了一种具有2.5 GHz重复率的量子密钥分配系统,使用三态时间仓协议和单诱骗方法。 利用针对量子密钥分配和超低损耗光纤优化的超导单光子探测器,研究者可以在最大距离421 km处分发密钥,并在405 km内获得6.5 bps的密钥率。

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11月15日Physcial Review applied在线报道了中国科学技术大学郭光灿院士团队的最新工作。该论文《Universal Photonic Quantum Interface for a Quantum Network》(基于量子网络的通用光量子接口),该论文指出:

对介观量子系统的研究增加了我们对量子系统的理解力和操作能力。对量子系统的研究允许研究者构建由多个物理系统组成的量子网络的通用形式。预计这种量子网络能够构建量子基础组件,例如长距离量子通信和分布式量子计算机,并促使建立与物理系统兼容的光子量子接口。在这里,通过实验开发了一种通用光量子接口,其具有独特的,特别设计的纠缠光子源。详细的实验结果表明,该组件可以满足光量子接口的所有迫切需求,包括工作波长和带宽的精确匹配,特别是纠缠能力(F = 89.6%,S = 2.36±0.03)。这种通用光量子接口的实现,有望加速构建更复杂的量子网络,并成为光学工程和控制领域的重要最终组成部分。
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实验示意图
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