北京日报客户端 | 记者 何蕊

近日，清华大学交叉信息研究院教授段路明课题组利用同种离子的双类型量子比特编码，在世界上首次实现了量子网络节点的无串扰。这意味着，我国量子计算机和量子网络向着模块化的目标迈出了重要一步。

量子网络是基于量子力学规律对量子信息进行存储、处理和传输的物理系统，在信息安全、人工智能、数据科学等领域大有可为。其中，离子阱是最有应用潜力的物理系统之一。而生成离子-光子纠缠是生成离子阱量子网络的关键步骤。此前，为了抑制串扰误差，研究人员通常采用不同种类的离子分别产生离子-光子纠缠并存储量子信息。但这种方案需要精细控制不同种类离子的比例和位置，且因不同离子间的协同冷却效率低，难以操作。

段路明带领课题组解决了这种窘境。他们创新提出双类型量子比特生成量子网络节点的方案——利用同种离子的两对超精细能级结构，分别编码出量子网络中用于与光子产生纠缠的“通讯比特”和用于存储信息的“存储比特”，并利用激光实现了两种量子比特间微秒量级的相干转换。

通过反复实验，团队证实了实验结果的一致性。“这代表了，两种量子比特之间的串扰误差微小，实现了量子网络节点的无串扰。”段路明表示，相较于之前采用不同种类离子的做法，该方案极大简化了实验系统，对未来实现大规模量子网络和量子计算具有重要意义。

该研究成果日前以“利用相同离子种类的双型量子位元实现一个避免串扰的量子网络节点”为题，发表于《自然·通讯》期刊上。