據發表在2日《自然》雜志上的論文，西班牙巴塞羅那光子科學研究所(ICFO)的研究人員首次在相隔10米的兩個多模固態量子存儲器之間實現了量子糾纏，將一個單光子存儲在這兩個存儲器中，時間最長達到25微秒。研究人員認為，這是量子通信的重要里程碑，有助于開發出用于未來量子互聯網的量子中繼器。
量子存儲器的作用類似于傳統互聯網中的中繼器，可提高信號強度和保真度，它與量子比特源都是量子互聯網的基本組成部分。但要在量子水平上運行這一系統，必須在量子存儲器之間建立長距離的糾纏，并盡可能保持高效。
此次，研究人員使用了一種稀土摻雜的晶體作為量子存儲器，用兩個光源來產生相關的單光子對。在每對中，一個光子名為idler，波長為1436納米(電信波長);另一個名為signal，波長為606納米。單signal光子被發送到量子存儲器，并通過一種名為原子頻率梳的協議存儲在那里;idler光子則通過光纖發送分束器中，在那里關于它們的起源和路徑的信息被完全擦除。
研究論文第一作者、博士后研究員薩繆爾·格蘭迪說：“我們擦除了任何關于idler光子來源的特征，這么做是因為我們不想知道任何關于signal光子的信息，以及它存儲在哪個量子存儲器中。”通過擦除這些特征，signal光子可能存儲在任何一個量子存儲器中，這意味著它們之間產生了糾纏。
以往實驗大多使用預報光子(heraldphotons)來獲知量子存儲器之間的糾纏是否成功。在本實驗中，研究人員使用電信頻率的idler光子作為預報光子。每次探測到idler光子時，就證明發生了糾纏，這種糾纏由一個單光子在兩個遠距離量子存儲器之間的疊加態構成。
通過原子頻率梳的協議，研究人員還能在量子存儲器中多次存儲糾纏光子，這一功能類似于在傳統信道中同時發送幾條消息的“多路復用”。這兩個關鍵功能首次同時實現，為量子互聯網擴展到更遠距離奠定了基礎。
實驗中使用的預報光子在電信頻率范圍，可與現有電信網絡兼容，相關技術系統能更容易地整合到傳統網絡設施中。下一步，研究人員打算嘗試在實驗室外把不同的節點連接在一起，并實現更遠距離的糾纏。目前，他們正在巴塞羅那構建第一條35公里長的量子鏈路。
