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我国学者首次在城市光纤网络中实现量子隐形传态为规模化量子通信网奠定基础

时间:2019-12-06

新华社合肥9月20日电(记者徐海涛)继世界第一颗量子通信卫星发射后,中国科技大学潘建伟团队与相关单位合作,近日实现了合肥量子城域通信实验网上预先分布的独立量子源之间量子态的首次隐形传送,为中国未来可扩展的大规模量子网络建设奠定了基础。 国际权威学术期刊《自然光子学》于9月19日公布了这一结果

量子隐形传态是一种基于量子纠缠的新型通信方法 根据量子力学的研究,一旦两个量子之间出现“纠缠”关系,无论相距多远,一个量子的状态都会改变,而另一个量子也会相应地瞬间改变。 然而,要实现量子隐形传态,必须实现三个要素:纠缠态预分配、独立的量子源干涉和预反馈。世界上没有一个量子隐形传态实验能够同时满足之前的要求。

据了解,潘建伟团队首先与清华大学合作开发了适合光纤网络传输的时间相位纠缠光子源,然后通过开发皮秒远程光同步技术和窄带滤波光纤布拉格光栅,成功解决了两个独立光子源之间的同步和干涉问题。 同时,他们开发了一种主动反馈系统,解决了长距离光纤引起的延迟和偏振波动问题,提高了实验系统的稳定性。

最后,他们利用中国科学院上海微系统研究所开发的超导纳米线单光子探测器,在合肥量子城域通信网的30公里光纤上实现了满足上述三个要素的量子隐形传态实验,这是世界上第一个大规模的量子通信网。

团队成员张强介绍说,现有的量子安全通信主要是通过量子密钥加密和传输经典信息,但是随着技术的发展,最终的量子安全通信将会实现量子信息的传输,通过光纤网络进行量子隐形传态有望大大提高互联网连接的安全性和强度。 此外,如果将来有一天量子计算机问世,复杂的量子信息处理也将需要量子隐形传态在城域网中传输量子信息。

该实验受到《自然光子学》杂志评论者的高度赞扬,称其“为未来量子通信网络应用提供了蓝图”:“因为量子隐形传态在许多量子通信方案中起着重要作用,这第一次实验验证将是一个重要的里程碑。” "

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