記者從中國科學（xué）技術大學獲（huò）悉，該校郭光燦（càn）院士領（lǐng）導（dǎo）的中科院量子信息重點實驗室在高維（wéi）量子信息存儲（chǔ）方麵取得重要進展（zhǎn），該實驗室史保森教授（shòu）研究小組在（zài）國際上首次實現攜（xié）帶軌道角動量、具有空間結構的單光子脈衝在冷原子係綜中的存儲，邁出了基於高（gāo）維量子中繼器實現遠（yuǎn）距離大信息量量子信息傳輸的關鍵一步。該成果近日在線發表（biǎo）在《自然?通訊（xùn）》上。

      量子（zǐ）通信係統中作為載體的單（dān）光子所攜帶的信（xìn）息量的大小與所處編碼的空間維（wéi）數有關。目前光子主要編碼在（zài）一個二維空間，一個光子攜帶的（de）信息量是一個比特（tè）。如果能將光子編碼在一個高維空間，如無限維的軌道角動（dòng）量空（kōng）間，則單個光子所能攜帶的信息量將大幅度增（zēng）加，極大地提高量子通信的效（xiào）率，同時還可以提高量子密（mì）鑰傳輸的安全性，並在量（liàng）子力學的一些基本（běn）問題研究方麵有（yǒu）非常重要的應（yīng）用。

      遠距離量子通信的實現和量（liàng）子網絡的構成（chéng）必（bì）須借助於量子中繼器，而量子存儲單元是量子（zǐ）中繼器的（de）核心，實（shí）現光子攜帶信息在存儲單元中的存儲是實（shí）現中繼功能的關鍵。雖然這方麵的研究已取得（dé）重大進展，但迄今為止實驗存儲的（de）單光子均為高斯脈衝，且（qiě）被編碼（mǎ）於（yú）二維空間，隻能（néng）實現一（yī）個比特的存儲。因此，能否實現編碼於高維（wéi）空間光子的量子存儲是提（tí）高量（liàng）子通信（xìn）效率、構建基於高維（wéi）中繼器的遠距離量子通信係統和量子網絡的關鍵。

      史保森教授和博士生丁冬生等（děng）一直致力於解（jiě）決上（shàng）述問題。最近，他們首次成功實現了攜帶軌（guǐ）道角動量（liàng）、具有空間結構的單光子脈衝的存儲，證明高維量子態的存儲是（shì）完全可行的。該小組（zǔ）通過兩個磁光阱製備了兩個冷原子團，利用其中一個冷原子團（tuán）製備標記單光子，並使該光子（zǐ）攜帶一定的軌道角動量，具有特殊的空間（jiān）結構。然後利用原子與光的相互作用將它存儲於另（lìng）一個作為存儲介質的冷原子團中，結果（guǒ）證明單光（guāng）子攜帶的軌道角動量及其疊加態都可以（yǐ）被高保真地存儲。