近日，我院2016级本科生刘京鑫在老师的指导下，取得了分布式量子计算研究方面的进展，相关成果以第一作者发表于国际知名物理类期刊《Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics》。论文的第一单位为郑州大学，指导老师为我院苏石磊老师以及讲席教授冯芒研究员。

分布式计算是一种网络式的计算方式，是将一个大问题分配成多个节点，每个节点完成部分计算任务，然后把所有的计算结果综合起来的计算方法。对于实现分布式量子计算来说，最大的问题就是如何简单、高效地使两个节点之间发生纠缠，并且使量子态在两个节点间实现输运。通常的方案是用光纤连接两个节点，通过交换光子来实现纠缠。运用这些方案来制备纠缠态，需要分别在两个节点上同时照射激光，对应的动力学过程较为复杂。因此，并非所有的这些方案都能完成量子态输运，而且对不同节点上的实验操作也有严格的限制条件。

图一、（左上）两个节点之间的量子纠缠和量子态输运，其中左右两端的系统代表两个节点，中间为辅助系统；（右上）原子对应能级结构；（左下）方案操作过程中，（a）原子、(b)腔模、(c)光纤模式激发对应的布居数；（右下）考虑微腔和光纤耗散情况下方案的保真度。

本文的创新性体现在简化了操作，并能实现高保真的纠缠态制备和量子态输运。其关键点是在两节点系统中增加了一个辅助系统，通过调节辅助系统就能实现两个节点之间的纠缠和量子态转移，并且这两个节点不需要执行任何操作，降低了方案的复杂度(图一)。由于交换的是虚光子，方案对光纤模式泄露也具有较高的鲁棒性。此方案以铷⁸⁷原子为例，考虑了实验系统的自发辐射和优化脉冲操作，最终展现了高保真度的纠缠态制备以及量子态输运。上述结果为实现分布式量子计算提供了一个新的简单实用的实验方案。

近年来学院积极贯彻落实全国教育大会精神，响应教育部“以本为本”、“四个回归”的要求，推出了“赛学”育人模式，以赛导学、以赛促教、以赛督创、以赛正风，增强学生学习的趣味性、主动性和自觉性，举办了“格物致理”系列学术讲座，实施了《本科生下实验室管理办法》、《优质生源培育计划》等措施，鼓励学生课余到实验室参教师的研究内容，为学生成长创造良好的条件和氛围。近年来学院学生培养质量明显提高，一批优秀拔尖同学脱颖而出，该论文的发表是以上措施取得的成效之一。

该工作得到了国家自然科学基金青年基金项目、中国博士后科学基金特别资助项目和郑州大学物理学科推进计划项目的支持。

文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6455/ab58f6