近日,我在研究中发现,我们国家在量子通信网络技术方面取得了令人瞩目的进展。首次实现的是两个相距50公里的量子存储器之间的量子纠缠。这项成果是中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所等单位的科研人员经过长时间合作和努力之后达到的。他们运用高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换以及远程单光子精密干涉等先进技术,成功地将这两个位于不同地点的量子存储器进行了纠缠,这为构建一套基于量子中继的全新的通信网络奠定了坚实基础。
目前,人们通常依靠卫星传输来实现广域大规模覆盖,而通过光纤则可实现城域和城际的地面覆盖。但由于光信号在传输过程中的衰减问题,点对点的地面安全通信距离仅限于几十公里。此前我们尝试过分段传输,并通过级联方式利用量子的特性来提高这一距离,但效果有限,只能达到几千米。
为了解决这一难题,我们采用了一种名为环形腔增强的新方法,它可以显著提升单个光子的与原子的耦合效率。此外,我们还优化了光路传输,使得原本需要大量资源才能完成的事情,现在变得更加高效。在自主研发周期极化铌酸锂波导后,我们成功将原本只能到达近红外波段(795 nm)的原有设备升级到了更适用于通信需求的波段(1342 nm),并且经过50公里长距离传送后的衰减幅度只有百分之三,这是一项巨大的突破。
为了进一步确保数据完整性,我们设计并实施了一种双重相位锁定方案,以控制远程单个光子的行为,从而使其能够准确地抵达目标位置,并最终在两端节点间建立起稳定的通讯链路。我们的团队终于凭借这些创新技术,一举实现了经由50公里长途电线及22公里外场电线连接时两端节点之间无损失数据交换。这项工作不仅被美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》及英国《新科学家》等国际知名媒体广泛报道,而且也赢得了来自全球同行们的一致好评,他们认为这标志着人类走向构建一个全新的“量子互联网”的重要一步。