近期，我校物理学院、原子亚原子结构与量子调控教育部重点实验室、广东省量子调控工程与材料重点实验室和广东省量子精密测量工程技术研究中心的冷原子研究团队在《Physical Review Letters》上发表了题为“Spin Grouping in Ring Cavity and Its Protection on Entangled States Transfer”的研究论文，提出了一种利用环形腔中自旋分组现象来保护和传输纠缠态的新方法，为大规模量子信息处理提供了一种潜在的可扩展方案。

量子比特通常通过直接的相互作用来实现纠缠态的传输，然而这种方法在长距离的情况下往往受限于物理距离和相互作用强度。该研究工作提出了一种全新的思路：利用环形腔量子电动力学来实现长距离相互作用。在这个系统中，自旋阵列与环形腔中的两个反向传播的光子模式相互作用，在特定的自旋空间配置下自旋会自然地分成两组。这种分组机制不仅能够保持自旋组之间的相干性，还为远程自旋对之间的纠缠态传输提供了一种新的途径。基于自旋分组现象，研究团队进一步提出了一种确定性的纠缠态传输方案。他们通过动态调整特定自旋的失谐量，使得初始的纠缠态能够在自旋阵列中传输到远程的目标自旋对，文章通过数值模拟展示了这一过程。

为了将这一理论方案转化为实际应用，研究团队提出了两种潜在的实验实现平台：原子量子比特和固态量子比特。这一研究的成果不仅在理论上具有重要意义，而且在实际应用中也具有广泛的前景。通过利用自旋分组现象，科学家们可以有效地增强量子处理器之间的连接性，并实现多个可扩展处理器的互联。这对于构建大规模、容错的量子计算网络具有关键的推动作用。

该工作由我校物理学院冷原子研究团队青年教师李畅独立完成，并感谢物理学院李志副教授、颜辉教授、朱诗亮教授、李蔚琳同学以及北京量子院张文纲研究员的讨论与帮助。该项目得到了国家自然科学基金、科技部重点研发计划等经费支持。

论文链接：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=7f1676ef62d24911ac625d62faf0c319

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分组保护下的纠缠态传输