近期,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)研究組,在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)多模式復(fù)用的量子中繼基本鏈路,如同“鵲橋”,可將量子世界里天各一方的“牛郎織女”間的通信速率提升四倍。
近年來,國(guó)際科學(xué)界夢(mèng)想著構(gòu)建全球性的量子通信網(wǎng),但一大技術(shù)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(jí)。為此,科學(xué)家們提出量子中繼的思想,即將遠(yuǎn)距離傳輸劃分為多個(gè)短距離,中間用量子中繼連接,解決信號(hào)衰減問題。
基于吸收型量子存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)量子中繼的原理示意圖
量子存儲(chǔ)器是量子中繼的核心器件。“之前大家用的是發(fā)射型量子存儲(chǔ)器,要么一次只能傳輸1個(gè)量子,效率低;要么一次傳輸多個(gè)量子,但精確率低。”李傳鋒教授說。
據(jù)李傳鋒教授介紹,他們團(tuán)隊(duì)一直致力于研究吸收型量子存儲(chǔ)器,經(jīng)過3年多努力,近期在國(guó)際上首次成功使用吸收型量子存儲(chǔ)器,演示了多模式復(fù)用的量子中繼基本鏈路。
這種量子存儲(chǔ)器可以一次捕獲并存儲(chǔ)4對(duì)糾纏量子,等于獲得了四倍加速的糾纏分發(fā)速率,并且經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的糾纏保真度超過80%。
周宗權(quán)副教授將兩個(gè)分離的量子節(jié)點(diǎn)比喻為“牛郎”和“織女”。“實(shí)驗(yàn)中,‘牛郎’和‘織女’借助量子中繼這個(gè)‘鵲橋’,可以在沒見面的情況下成功建立糾纏,順利實(shí)現(xiàn)了通信。”他說。
6月2日,國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了這項(xiàng)研究成果。審稿人給予高度評(píng)價(jià):“這個(gè)工作是對(duì)量子中繼器基本鏈路的一個(gè)非常直接和清晰的演示……這是一項(xiàng)重要成就,將為接下來的研究奠定基礎(chǔ)。”
據(jù)新華社報(bào)道,李傳鋒教授說:“下一步,研究組將繼續(xù)提高量子存儲(chǔ)器的各項(xiàng)指標(biāo),并采用確定性糾纏光源,從而大幅提高糾纏分發(fā)的速率,努力實(shí)現(xiàn)超越光纖直接傳輸?shù)膶?shí)用化量子。”