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长距离通信网络打下坚实基础。
目前,为了实现广泛覆盖的地面安全通信,大多数情况下依赖于卫星传输信号,然后通过光纤来完成城域或城际范围内的地面覆盖。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。而要解决这个问题并实现更长距离的地面安全通信,我们需要采用分段传输或者使用量子中继技术进行级联传输,但这些方法目前只能让信号在几千米长度的光纤内保持稳定。
我所在的研究团队则采用了一种环形腔增强技术来提高单个光子的与原子的耦合,并优化了整个系统以提高效率。在此基础上,我们自主研发了一种周期极化铌酸锂波导,将原来的红外波长改为更适合通讯用的波长,这样经过50公里 光纤后只会衰减到百分之三,这比之前大幅提升了16倍。此外,我们还设计并实施了一套双重相位锁定方案,以确保远程单个光子的干涉能够保持精确性,即使经过了50公里 长度的大型标准单模复用电缆也不例外。最终,我们成功地实现了经由50公里 的两节点间无损失(即不产生误码)的高质量数据交换,并且我们展示了如何通过22 公里以外场上的标准多模电缆也能实现同样的效果。
这一成果已经获得包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》和英国《新科学家》的广泛关注,被认为是我们迈向构建全新的基于量子的互联网体系的一大步。这项工作得到了国际同行们高度评价,他们认为它为未来可能建立起全球性的隐私保护、可靠而不可篡改的人机接口提供了解决方案,使得我们更加接近于一个完全被数字化和智能化改变的人类社会。