关键进展，中国科大完成真正单光子非互易传输

来源于中国科大的信息表明，中国科大郭光灿工程院院士精英团队在单光子非互易传送的试验科学研究中获得关键进度，该精英团队史保森教授、丁冬生教授与南京大学夏可宇教授和日本理化所的 Franco Nori 教授协作，利用室内温度下的原子系统软件完成了超过磁光效应的百兆赫兹网络带宽单光子非互易传送。

完成单光子非互易传送的器件是量子计算机和量子科技互联网的基本上元器件之一，这牵涉到時间逆变技术对称性破缺和非厄米动力学模型等基本原理。

电子光学非互易传送传统式上能够根据原材料的磁光效应完成，殊不知受磁场的危害，这类非互易器件难以一体化、微型化，因而不用另加电磁场可以超过磁光效应的光非互易器件针对光量子集成化管理体系看起来至关重要。

据统计，虽然近几年来，科学研究工作人员相继明确提出了各种各样无磁非互易的计划方案，殊不知完成真正单光子非互易器件依然具备非常大的挑戰。史保森教授、丁冬生教授等一直着眼于光与原子的相互影响的科学研究，利用拉斯离散系统效用在试验上完成了无腔的电子光学隔离器和环形器，证实了利用热原子制动气室能够完成暗光下的四通道电子光学环形器。

在这个基础以上，科学研究工作人员进行了单光子标准下的非互易科学研究，即利用冷原子系统软件造成了标识单光子，并将单光子做为信息内容媒介出射到热原子隔离器，根据电流的磁效应全透明和拉曼光谱越迁二种体制完成了真正单光子的双重非互易传送，隔离度为 22.5 /-0.1dB，网络带宽达百余兆赫兹。

此外，科学研究精英团队还完成了多频率段多路复用的电子光学非互易，进而扩展了可完成非互易的数据信号频率段范畴。该试验科学研究利用普遍的多普勒效应，具备普遍意义，而且因为热原子汽室自身不涉及到电磁场，器件简单，便于完成微型化、一体化，因而该結果在具体可一体化的經典和量子信息处理方式中具备潜在性运用使用价值。

图 1. 原子热运动诱发的电子光学非互易基本原理平面图和试验设备图

图 2. 单光子非互易试验結果

该科研成果于 2021 年 3 月 19 日在国际性著名刊物 Science Advance 上发布。

中国科学院量子信息重点实验室博士研究生董明新为毕业论文第一作者，通讯作者为我院史保森教授、丁冬生教授和南京大学夏可宇教授。此项工作中获得了自然科学基金委、中国科学院、国家科技部关键产品研发方案和安徽正确引导重点的适用。

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