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共同努力的结果,他们运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,成功地将这两个距离为50公里的两处存储器通过光纤连接起来,从而为构建一张基于量子中继的大规模网络打下了坚实的基础。
目前,在全球范围内,人们普遍依赖于卫星传输来实现广域覆盖,再利用地面上的光纤网络来进行城镇及城市间的地面覆盖。然而,由于光信号在长距离传输时会迅速衰减,这限制了点对点的地面安全通信距离仅能达到百公里左右。此前,我们尝试通过分段传输和级联方式使用量子中继技术,但这通常只能实现几十公里级别的数据传输。
为了解决这一问题并提高地面长距离安全通信能力,研究团队采用了一种环形腔增强技术,以提升单个原子的能级和波导之间耦合效率,并优化了整个系统中的每一个环节,将之前实验中的原始数据提升到了一个新的水平。此外,我们还自主研发了一种周期极化铌酸锂波导,将原本位于近红外区间(795 nm)到达我们所需通讯波段(1342 nm),这样经过50公里长途旅行后的信号只剩下三分之一,而之前这种情况可能导致信号几乎消失。这意味着我们的方案比以往更有效得多,提高了16倍;同时,我们设计并实施了一套双重相位锁定方案,使得最终接收到的信号能够准确无误,即使是在22公里以外的地方也能保持完好的状态。
该成果不仅吸引了包括美国《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》的关注,也被认为是推动量子互联网项目向前迈出的一大步。