中國近年來量子通訊技術有長足進步,使用神奇量子糾纏現象進行量子通信,這種跨越空間的量子糾纏現象雖然神奇,但相關研還面臨很多挑戰。最近中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組,在國際上首次發表論文實現多模式複用的量子中繼基本鏈路,其功能如同「鵲橋」,可將量子世界裡天各一方的「牛郎織女」間的通信速率提升4倍。
據《新華視點》報導,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。
研究指出,量子記憶體是量子中繼的核心器件,李傳鋒教授說,「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。」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,演示了多模式複用的量子中繼基本鏈路。
報導指出,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4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%。周宗權副教授將這2個分離的量子節點比喻為「牛郎」和「織女」。在實驗中讓牛郎、織女借助量子中繼的「鵲橋」,可以在未見面的情況下成功建立糾纏,順利實現了通信。
國際權威學術期刊《自然》於6月2日發表此項研究成果,獲得審稿人給予高度評價稱,「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。」
報導表示,這項研究為建設高速率、大尺度的量子網路,提供了全新的實現方案。李傳鋒說,下一步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。
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