由文建明提供
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量子信息科学正处于变革的十字路口,即将彻底改变计算、密码学、通信、网络、计量、传感和成像等多个领域。在各种量子系统中,光子量子比特和中性原子是这场量子革命的关键催化剂。本演讲探讨了这些平台的协同融合,重点是通过相干原子集合中的自发四波混频 (SFWM) 开创窄带纠缠双光子源 [1,2]。值得注意的是,我们最近取得了一项独特的成就,首次通过热原子蒸汽中的自发六波混频 (SSWM) 创建了可靠的真正 W 级三光子源 [3],其产生速率达到了前所未有的水平。重要的是,这一突破无意中揭示了与几个世纪以来数学和天体力学中著名的三体问题的深刻联系。我们的旅程从基础量子概念开始,调查替代量子比特平台,并深入研究传统的双光子生成方法,如自发参数下转换 (SPDC) 和固体材料中的 SFWM。我们揭示了我们在相干原子内窄带双光子和三光子生成方面的最新突破,有望实现长距离量子信息处理和网络。单光子具有不可动摇的量子特性,可作为多功能信息载体,而中性原子则为培育长寿命量子比特和量子存储器提供了理想的环境。我们揭开了中性原子纠缠生成背后的复杂机制的神秘面纱,揭示了 SFWM 和 SSWM 原理。演讲最后展示了我们的最新进展,强调了我们在窄带纠缠光子中产生无与伦比的相干性和可调谐性的能力。这些属性推动了可扩展量子网络的发展,连接了量子处理器并实现了安全的全球信息交换。当我们踏上这段启迪之旅时,我们阐明了单光子和中性原子在推进量子信息科学和技术中的关键作用,激发了迈向量子未来的新研究途径。

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