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中國“量子鵲橋”技術可將量子通信速率提升四倍

2021-06-03 09:35:00
來源:新華社
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  中國“量子鵲橋”技術可將量子通信速率提升四倍

  新華社合肥6月2日電(記者徐海濤)當兩個量子産生“糾纏”,一個變了,另一個也會瞬變,無論之間相隔多遠——借助神奇的量子糾纏現象,人類可實現量子通信,但還面臨很多挑戰。近期,中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組,在國際上首次實現多模式復用的量子中繼基本鏈路,如同“鵲橋”,可將量子世界裏天各一方的“牛郎織女”間的通信速率提升四倍。

  近年來,國際科學界夢想著構建全球性的量子通信網,但一大技術難題是量子極易衰減,在光纖中的傳輸距離只有百公里量級。為此,科學家們提出量子中繼的思想,即將遠距離傳輸劃分為多個短距離,中間用量子中繼連接,解決信號衰減問題。

  量子記憶體是量子中繼的核心器件。“之前大家用的是發射型量子記憶體,要麼一次只能傳輸1個量子,效率低;要麼一次傳輸多個量子,但精確率低。”李傳鋒教授説,他們團隊一直致力於研究吸收型量子記憶體,經過3年多努力,近期在國際上首次成功使用吸收型量子記憶體,演示了多模式復用的量子中繼基本鏈路。

  這種量子記憶體可以一次捕獲並存儲4對糾纏量子,等於獲得了四倍加速的糾纏分發速率,並且經實驗驗證,兩個節點之間的糾纏保真度超過80%。

  周宗權副教授將兩個分離的量子節點比喻為“牛郎”和“織女”。“實驗中,‘牛郎’和‘織女’借助量子中繼這個‘鵲橋’,可以在沒見面的情況下成功建立糾纏,順利實現了通信。”他説。

  6月2日,國際權威學術期刊《自然》發表了這項研究成果。審稿人給予高度評價:“這個工作是對量子中繼器基本鏈路的一個非常直接和清晰的演示……這是一項重要成就,將為接下來的研究奠定基礎。”

  據悉,這項研究為建設高速率、大尺度的量子網路,提供了全新實現方案。“下一步,我們將致力於提高存儲效率和糾纏光源品質,努力實現超越光纖傳輸的實用化量子中繼器。”李傳鋒説。

[責任編輯:楊永青]