中國科大首次實現(xiàn)全光量子中繼：為遠距離光纖量子網(wǎng)絡(luò)開辟了新途徑

根據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的官方報道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉以及陳宇翱、徐飛虎等在國際上首次實驗實現(xiàn)全光量子中繼器的原理性驗證，為構(gòu)建遠距離光纖量子網(wǎng)絡(luò)開辟了新途徑。該成果于近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-光子學(xué)》上在線發(fā)表。

據(jù)介紹，在遠距離量子通信的過程中，信道傳遞的量子態(tài)往往隨著通信距離的增加而指數(shù)減少，這極大地限制了量子通信的有效傳輸距離。如何實現(xiàn)遠距離量子通信一直以來都是國際研究的熱點。目前主要有兩種解決方案。其一是在幾乎真空、量子信號損耗極小的外太空，利用衛(wèi)星擴展量子通信距離；我國于2016年成功發(fā)射了國際首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”，成功驗證了這一方案的可行性。其二是在光纖網(wǎng)絡(luò)中使用量子中繼器，將一段長距離光纖信道分割成多段距離比較短的信道，使得量子信號不再隨距離的增加而指數(shù)衰減，從而擴展量子通信距離。

據(jù)悉，量子中繼的基本原理是采用分段糾纏分發(fā)與糾纏交換相結(jié)合來拓展通信距離，其核心是量子存儲技術(shù)，通過對光子比特進行緩存，可大幅提升糾纏連接效率。

量子中繼可以解決光子信號在光纖內(nèi)指數(shù)衰減的重大難題，是未來實現(xiàn)超遠距離量子通信的重要途徑之一。為滿足遠距離量子中繼的實際需求，量子存儲器需要對單量子態(tài)進行長時間存儲且具備高讀出效率。