近日,我在研究中发现,我们国家在量子通信网络技术的发展上取得了显著进展。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合作共创的结果。他们利用高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换和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连接起来,为构建一个基于量子的网络奠定了基础。
目前,人们普遍使用卫星来实现广域大尺度覆盖,再通过光纤网络来实现城域及城际的地面覆盖。但由于光信号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百公里级别。此前尝试采用分段传输和级联方式进行长距离传输,但效果有限,仅能达到几千米。
为了解决这个问题,我们采用了一种新的方法:环形腔增强技术,这样做可以提高单个光子的质量,使其更容易与原子的系综结合。我们还优化了光路传输效率,将之前的一些损失降低到最小,并且自主研发了一种周期极化铌酸锂波导,以便将存储器中的波长从红外范围转移到通信频段,从而使得经过50公里的光纤只会衰减三分之一,这是一个巨大的提升。
此外,我们设计并实施了双重相位锁定方案,以确保远程单个光子的干涉能够准确无误地发生,并且控制好了产生的问题,如时间差和空间差等。在这些措施之后,我们成功地将经过50公里 光纤后仍然保持着双节点间的稳定性和可靠性的纠缠,以及演示经由22公里外场上的双节点间的稳定性。
这种突破性的工作已经受到包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》以及英国《新科学家》的广泛关注,被认为是推动人类社会向智能化方向迈出的一大步。