《The Innovation》：Chinese team demonstrates 20-km quantum-assisted optical interferometer for future long-baseline telescopes
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主要内容
由中国量子物理学家潘建伟领导的团队开发了一种基于量子
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由中国量子物理学家潘建伟领导的团队开发了一种基于量子存储器的非局域光学干涉仪，其等效基线长度达到20公里，这标志着向下一代长基线光学望远镜迈进的重要一步。
这项名为“基于量子存储器的非局域干涉仪：迈向长基线望远镜”的研究于6月17日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，该研究被列为编辑推荐文章，凸显了其在该领域的重要性。
该研究由合肥国家实验室和中国科学技术大学的研究人员共同完成，将冷原子量子存储技术和量子中继技术应用于大规模光学干涉测量。实验成功实现了等效基线长度为20公里的非局域干涉仪，并证实了量子存储器能够补偿天文观测过程中产生的几何延迟。
这一成就为长基线光学干涉成像技术提供了新的方法，这种技术预计将在未来的天文学研究中发挥重要作用。
天文学家长期以来一直依赖干涉测量技术，通过结合多个观测站收集的光信号来提高望远镜的角分辨率（
图1）。虽然射电望远镜已经形成了地球大小的干涉阵列（例如事件视界望远镜合作项目），但由于光子的严重传输损失以及难以补偿快速变化的几何延迟，可见光和近红外波段的光学干涉仪的基线长度仍仅限于几百米。
图1 徐义天文台（紫金山天文台）的鸟瞰图
量子中继和量子网络技术为解决这一问题提供了可能。远程望远镜无需直接传输脆弱的星光，而是可以通过量子存储器之间共享纠缠态。每个望远镜收集的星光与从量子存储器中读取的光子进行本地干涉，从而消除传输损失，并使存储器能够精确补偿几何延迟。这种方法可以使超长基线光学干涉测量成为现实。
潘建伟的团队多年来一直在开发相关技术，包括寿命长、效率高的量子存储器以及基于里德堡原子的确定性纠缠技术。2024年，该团队构建了世界上第一个城市级三节点量子存储网络；今年早些时候，他们还成功展示了100公里范围内无需外部设备的量子密钥分发技术。
在这些技术的基础上，研究人员首先通过热原子团簇的自发拉曼散射产生模拟星光。随后，他们在两个冷原子量子存储器之间建立了远程纠缠，并将存储器中的光子与模拟星光进行干涉。实验成功观测到了相干性振荡现象，证实了基于量子存储器的非局域干涉仪的可行性。
该干涉仪实现了20公里的等效基线长度，并利用量子存储器的延迟读出功能，补偿了相当于1.5公里自由空间传播的几何延迟。
研究人员表示，由于该系统工作在光学波长范围内，其理论角分辨率与用于射电天文学的千公里基线事件视界望远镜相当。
该团队的实验在基线长度和干涉可见度方面均优于哈佛大学最近报道的系统。这项工作展示了量子中继技术在显著提高光学干涉成像角分辨率方面的潜力，并为未来在天文观测中应用量子存储器奠定了基础。
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