繼發(fā)射全球首顆量子通信衛(wèi)星之后，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了預(yù)先糾纏分發(fā)的獨(dú)立量子源之間的量子態(tài)隱形傳輸。為我國未來構(gòu)建可擴(kuò)展的大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》9月19日發(fā)表了該成果。

量子隱形傳態(tài)是基于量子糾纏特性出現(xiàn)的一種新型通信方式。根據(jù)量子力學(xué)研究，一旦兩個(gè)量子之間產(chǎn)生了“糾纏”關(guān)系，那么無論相隔多遠(yuǎn)，一個(gè)量子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)也會(huì)瞬時(shí)相應(yīng)變化。但要實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)，必須達(dá)到糾纏態(tài)預(yù)分發(fā)、獨(dú)立量子源干涉和前置反饋三個(gè)要素，之前國際上還沒有任何一個(gè)量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瑫r(shí)滿足要求。

據(jù)了解，潘建偉團(tuán)隊(duì)首先與清華大學(xué)合作開發(fā)了適合光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)間相位糾纏光子源，然后通過發(fā)展皮秒級(jí)的遠(yuǎn)程光同步技術(shù)和光纖布拉格光柵進(jìn)行窄帶濾波，成功地解決了兩個(gè)獨(dú)立光子源之間的同步和干涉問題。同時(shí)，他們開發(fā)了針對(duì)遠(yuǎn)距離光纖所造成的延遲和偏振漲落以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問題的主動(dòng)反饋系統(tǒng)。

最后，他們利用中科院上海微系統(tǒng)所開發(fā)的超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器，在全球首個(gè)規(guī)模化量子通信網(wǎng)——合肥量子城域通信網(wǎng)絡(luò)的30公里光纖上，實(shí)現(xiàn)了滿足上述三要素的量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)。

團(tuán)隊(duì)成員張強(qiáng)介紹，現(xiàn)有的量子保密通信主要是通過量子密鑰對(duì)經(jīng)典信息進(jìn)行加密傳輸，但隨著技術(shù)的發(fā)展，最終的量子保密通信將會(huì)實(shí)現(xiàn)量子信息的傳輸，通過光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行量子隱形傳態(tài)有望大大提高互聯(lián)網(wǎng)連接的安全性和強(qiáng)度。另外，如果將來有一天量子計(jì)算機(jī)問世，要進(jìn)行復(fù)雜的量子信息處理，也需要在城域網(wǎng)中用量子隱形傳態(tài)來傳輸量子信息。

該實(shí)驗(yàn)得到《自然·光子學(xué)》雜志審稿人的高度評(píng)價(jià)，稱其“提供了一個(gè)符合未來量子通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的藍(lán)圖”：“由于量子隱形傳態(tài)在眾多量子通信方案中扮演的重要角色，這樣的首次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證將是重要的里程碑。”

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