Heralded entanglement between solid-state qubits separated by three metres

量子纠缠 量子隐形传态 物理 W州 群集状态 量子力学 量子位元 纠缠蒸馏 多体纠缠 量子网络 量子信息 贝尔州 量子技术 压扁的纠缠 光子纠缠 量子 开放量子系统
作者
Hannes Bernien,B. J. Hensen,Wolfgang Pfaff,Gerwin Koolstra,Machiel Blok,Lucio Robledo,T. H. Taminiau,Matthew Markham,Daniel J. Twitchen,Lilian Childress,Ronald K. Hanson
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:497 (7447): 86-90 被引量:898
标识
DOI:10.1038/nature12016
摘要

Quantum entanglement between spatially separated objects is one of the most intriguing phenomena in physics. The outcomes of independent measurements on entangled objects show correlations that cannot be explained by classical physics. As well as being of fundamental interest, entanglement is a unique resource for quantum information processing and communication. Entangled quantum bits (qubits) can be used to share private information or implement quantum logical gates. Such capabilities are particularly useful when the entangled qubits are spatially separated, providing the opportunity to create highly connected quantum networks or extend quantum cryptography to long distances. Here we report entanglement of two electron spin qubits in diamond with a spatial separation of three metres. We establish this entanglement using a robust protocol based on creation of spin-photon entanglement at each location and a subsequent joint measurement of the photons. Detection of the photons heralds the projection of the spin qubits onto an entangled state. We verify the resulting non-local quantum correlations by performing single-shot readout on the qubits in different bases. The long-distance entanglement reported here can be combined with recently achieved initialization, readout and entanglement operations on local long-lived nuclear spin registers, paving the way for deterministic long-distance teleportation, quantum repeaters and extended quantum networks.

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