中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室史保森教授小组实现了两个存储单元之间的高维纠缠及多自由度的超纠缠，主要研究成果日前分别在国际光学权威期刊《光：科学与应用》以及《自然—通讯》发表。

　　量子纠缠是实现远距离量子通信、可扩展线性量子计算的核心，而量子纠缠的存储则是实现量子计算和量子网络通信的关键技术之一。构建大信息量、长距离的量子网络首先需要解决的问题就是高维纠缠的量子存储。

　　利用光子的轨道角动量（OAM）可以构成一个无限维的完备的希尔伯特空间，将光子编码在该空间可以大幅度增加光子的信息携带量，提高量子网络的信道容量。此外，利用光子的高维编码态可以实现诸如量子全息隐形传态、量子镜像密集编码、全息量子计算等量子信息协议。

　　史保森小组巧妙地通过成像系统，把与第一个冷原子系综具有高维纠缠的单光子送到第二个原子系综存储下来，并证明了两个原子系综之间存在7维轨道角动量纠缠。

　　作为量子信息载体的光子之间既能在偏振、路径、空间模式等单个自由度之间产生纠缠，也可同时在多个自由度实现纠缠，即产生所谓超纠缠。可以实现更有效的贝尔态测量，构建非对称的光量子网络，提高量子网络的信道容量，也可有助于量子计算的物理实现等。

　　研究人员利用干涉技术产生了与第一个原子系综具有路径和轨道角动量两个自由度纠缠的光子，然后将该单光子送到第二个冷原子系综，利用另一个干涉仪将其存储下来，从而在两个原子系综之间建立了路径和轨道角动量两个自由度的超纠缠。

　　（原载于《科技日报》 2016-12-10 01版）