中國(guó)科大首次實(shí)現(xiàn)全光量子中繼：為遠(yuǎn)距離光纖量子網(wǎng)絡(luò)開(kāi)辟了新途徑

根據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的官方報(bào)道，中國(guó)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(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)全光量子中繼器的原理性驗(yàn)證，為構(gòu)建遠(yuǎn)距離光纖量子網(wǎng)絡(luò)開(kāi)辟了新途徑。該成果于近日在國(guó)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(yuǎn)距離量子通信的過(guò)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信一直以來(lái)都是國(guó)際研究的熱點(diǎn)。目前主要有兩種解決方案。其一是在幾乎真空、量子信號(hào)損耗極小的外太空，利用衛(wèi)星擴(kuò)展量子通信距離；我國(guó)于2016年成功發(fā)射了國(guó)際首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，成功驗(yàn)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(zhǎng)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(hào)不再隨距離的增加而指數(shù)衰減，從而擴(kuò)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(lái)拓展通信距離，其核心是量子存儲(chǔ)技術(shù)，通過(guò)對(duì)光子比特進(jìn)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(hào)在光纖內(nèi)指數(shù)衰減的重大難題，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離量子通信的重要途徑之一。為滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離量子中繼的實(shí)際需求，量子存儲(chǔ)器需要對(duì)單量子態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)且具備高讀出效率。