中國團(tuán)隊(duì)在量子中繼與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)新突破
編輯: 王瑞穎 | 時間: 2020-02-13 17:56:10 | 來源: 新華社 |
中國研究團(tuán)隊(duì)12日在英國《自然》雜志發(fā)表新論文介紹,他們成功在兩個由50公里長光纖連接的量子存儲器間實(shí)現(xiàn)量子糾纏,為構(gòu)建基于量子中繼的量子網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。
這項(xiàng)研究由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、濟(jì)南量子技術(shù)研究院以及中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所合作開展。
團(tuán)隊(duì)表示,學(xué)術(shù)界廣泛采用的量子通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展路線是通過基于衛(wèi)星的自由空間信道實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋,同時利用光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)城域及城際地面覆蓋。然而光子在光纖上的節(jié)點(diǎn)間傳輸時,受限于光纖的固有衰減,目前最遠(yuǎn)的點(diǎn)對點(diǎn)地面安全通信距離僅為百公里量級。
研究負(fù)責(zé)人之一、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉教授告訴新華社記者:“要拓展量子通信的距離,一個方法是將點(diǎn)對點(diǎn)傳輸改為分段傳輸,并采用量子中繼技術(shù)進(jìn)行級聯(lián),即將整個通信線路分幾段,每段損耗都較小,再通過量子中繼器將這幾段連接起來,這使得構(gòu)建全量子網(wǎng)絡(luò)成為可能。”
然而,受限于光與原子糾纏亮度低等技術(shù)瓶頸,此前最遠(yuǎn)光纖量子中繼僅為公里量級。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子存儲器間的連接,團(tuán)隊(duì)克服了多項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。例如,他們自主研發(fā)了周期極化鈮酸鋰波導(dǎo),通過非線性差頻過程,將存儲器的光波長由近紅外轉(zhuǎn)換至通信波段,經(jīng)過50公里的光纖僅衰減至百分之一以上,效率相比之前提升了16個數(shù)量級。
實(shí)驗(yàn)中,研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合多項(xiàng)新技術(shù),成功在兩個由50公里長光纖連接的量子存儲器間實(shí)現(xiàn)雙節(jié)點(diǎn)的量子糾纏。這一距離足以用于連接兩座城市。
潘建偉說:“作為原理性驗(yàn)證,這個實(shí)驗(yàn)中的兩個量子存儲器是在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi),通過50公里長的光纖盤連接;下一步要在空間真正分離的系統(tǒng)中開展研究,推動這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。”
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