量子中继

更新时间:2022-06-28 22:41

量子中继的基本原理是采用分段纠缠分发与纠缠交换相结合来拓展通信距离,其核心是量子存储技术,通过对光子比特进行缓存,可大幅提升纠缠连接效率。

概念简介

量子中继可以解决光子信号在光纤内指数衰减的重大难题,是未来实现超远距离量子通信的重要途径之一。为满足远距离量子中继的实际需求,量子存储器需要对单量子态进行长时间存储且具备高读出效率。

进展情况

新华社伦敦2月12日电(记者张家伟)中国研究团队12日在英国《自然》杂志发表新论文介绍,他们成功在两个由50公里长光纤连接的量子存储器间实现量子纠缠,为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。

研究负责人之一、中国科学技术大学的潘建伟教授告诉新华社记者:“要拓展量子通信的距离,一个方法是将点对点传输改为分段传输,并采用量子中继技术进行级联,即将整个通信线路分几段,每段损耗都较小,再通过量子中继器将这几段连接起来,这使得构建全量子网络成为可能。” 然而,受限于光与原子纠缠亮度低等技术瓶颈,此前最远光纤量子中继仅为公里量级。为实现远距离量子存储器间的连接,团队克服了多项技术挑战。例如,他们自主研发了周期极化铌酸锂波导,通过非线性差频过程,将存储器的光波长由近红外转换至通信波段,经过50公里的光纤仅衰减至百分之一以上,效率相比之前提升了16个数量级。 潘建伟说:“作为原理性验证,这个实验中的两个量子存储器是在同一实验室内,通过50公里长的光纤盘连接;下一步要在空间真正分离的系统中开展研究,推动这项技术的实际应用。”

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