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,成功将两端的量子存储器连接起来,从而为构建基于量子的中继网络打下坚实基础。
目前,人们通常通过卫星来实现广域大尺度覆盖,再利用光纤网络进行城域及城际的地面覆盖。但由于光信号在传输过程中的指数衰减问题,使得点对点的地面安全通信距离仅限于百公里级别。为了解决这一问题并实现地面长距离安全通信,之前尝试采用分段传输,并通过量子的中继技术进行级联方式,但此前的远程光纤中继传输仅限于几十公里。
我们的研究团队采取了一系列措施来提升性能。我们采用环形腔增强技术提高了单个原子的耦合能力,并优化了光路传输效率,将原有的原子与光波间的耦合亮度提高到了一个数量级。此外,我们自主研发了一种周期极化铌酸锂波导,将存储器内的波长从红外区域调整到更适用于通信用的范围。在经过50公里的 光纤后,只有3% 的信号衰减,这比之前通过同样的长度时只剩下10^-30多可见,有着16倍的大幅提升。此外,我们还设计并实施了双重相位锁定方案,以确保远程单个粒子的干涉能够准确无误地进行,最终成功控制了经过50公里后引起的一些偏差。
最终,我们将这些创新技术集成到一起,不仅实现了经由50公里 光纤两端节点间共享状态,而且展示了一种经由22公里以外场景下的双节点共享状态。这一突破性的工作得到了美国《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,被认为是向构建全新的基于量子的互联网迈出了关键一步。