中国团队在量子中继与网络技术上实现新突破

2020-02-28 投稿人 : www.gay9991.cn 围观 : 1043 次

新华社伦敦2月12日电(记者张嘉玮)中国研究团队12日在英国杂志《自然》上发表了一篇新论文,介绍他们成功实现了由50公里光纤连接的两个量子存储器之间的量子纠缠,为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。

该研究是与中国科学技术大学、济南量子技术研究所和中国科学院上海微系统与信息技术研究所合作进行的。

团队表示,学术界广泛采用的量子通信网络发展路线是通过卫星自由空间信道实现广域覆盖,同时通过光纤网络实现城域和城际地面覆盖。然而,当光子在光纤上的节点之间传输时,由于光纤的固有衰减,最远的点到点地面安全通信距离只有大约100公里。

中国科技大学的潘剑伟教授是该研究的带头人之一,他告诉新华社:“为了扩大量子通信的距离,一种方法是将点对点传输改为分段传输,并用量子中继技术级联起来,即将整个通信线路分成几段,每段损耗较小,然后通过量子中继将这些段连接起来,这样就有可能构建一个完整的量子网络。”

然而,由于光与原子纠缠亮度低的技术瓶颈,最远的光纤量子中继只有几千米。为了实现远程量子存储器之间的连接,该团队克服了许多技术挑战。例如,他们独立开发了周期性极化的铌酸锂波导。通过非线性频差过程,存储器的光波长从近红外转换到通信波段,通过50公里的光纤衰减到1%以上,比以前高16个数量级。

在实验中,研究小组通过结合几种新技术,成功地实现了由50公里长的光纤连接的两个量子存储器之间的双节点量子纠缠。这个距离足以连接两个城市。

潘剑伟说:“作为原理验证,这个实验中的两个量子存储器通过一个50公里长的光纤盘连接在同一个实验室。下一步是在真正与空间分离的系统中开展研究,并促进这一技术的实际应用。”

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