量子網路是基於量子力學規律對量子資訊進行儲存、處理和傳輸的實體裝置，是實現量子通訊和大規模量子運算的基礎。清華大學交叉資訊研究院段路明教授課題組利用同種離子的雙類型量子位元編碼，在國際上首次實現無串擾的量子網路節點，對未來實現量子通訊和大規模量子運算具有重要意義。該研究成果近日發表於國際學術期刊《自然·通訊》。

清華大學交叉資訊研究所博士生馮路（左）和助理研究員黃園（右）正在實驗室研究。受訪者供圖

清華大學交叉資訊研究院助理研究員黃園園介紹，他們利用同種離子的兩對超精細能級結構，分別編碼出量子網絡中用於與光子產生糾纏的“通訊比特”和用於存儲信息的“存儲比特」。同時，利用雷射也實現了兩種量子比特間微秒量級的相干轉換。

實驗發現，透過此方法製備出的通訊比特，可在數百毫秒的時間內產生離子-光子糾纏；透過自旋回波方法可延長儲存比特的儲存壽命，實現相干時間達到秒量級的儲存量子比特。透過比較有無離子-光子糾纏生成操作時儲存位元的保真度變化，研究人員證實了兩種量子位元之間低於實驗精度的串擾誤差，從而實現了無串擾的量子網路節點。