a、傳送系統的俯瞰圖。愛麗絲“A”位于網路交換室，鮑勃“B”和查理“C”位于兩個獨立的實驗室。聯接三個節點的所有光纖都屬于東電骨干網。在實驗中，只有愛麗絲、鮑勃和查理形成的訊號通過這種“暗”纖維傳輸。b、傳送系統方案。愛麗絲用弱相干單光子源打算初始狀態，并通過量子通道發送給查理。Bob的糾纏源形成一對糾纏光子，之后通過另一個量子通道將空閑光子發送給，訊號光子存貯在光纖線軸中。在Alice和Bob發送的量子比特之間實現了一個聯合貝爾態檢測(BSM)，將它們投射到四個貝爾態中的一個。之后BSM結果通過精典信道發送給Bob,Bob對訊號光子進行酉變換以恢復初始狀態。參與者:沈思、袁晨智、張子昌、于浩、張瑞明、楊傳榮、李昊、王震、王友、鄧光偉、宋海智、尤立興、范允如、郭廣燦、周強
量子隱型傳態是借助量子糾纏和精典通訊將量子信息傳輸到遠程位置。從桌面實驗到現實世界的演示，它早已實現了量子光的獨立光子的不同速度。
借助近地軌道墨子號衛星，研究人員如今早已實現了超過1200公里的量子隱型傳態。到目前為止，還沒有速度達到赫茲數目級的量子隱型傳態系統，這妨礙了量子互聯網的未來應用。
中國電子科技學院郭廣燦院士和周強院長領導的科學家團隊與中國科大學北京微系統與信息技術研究所游立星院長合作，在“電子科技學院第一城域量子互聯網”的基礎上，首次將隱型傳態速度提升到每秒7.1量子比特。
這為在城域范圍內的量子隱型傳態系統創造了新的記錄。
“在實驗室之外演示高速量子隱型傳態涉及一系列挑戰。這項實驗展示了怎么克服這種挑戰，因而它為未來的量子互聯網構建了一個重要的里程碑，”這項工作的通信作者周強院長說。
實際量子隱型傳態系統的主要實驗挑戰是貝爾態檢測(BSM)。為了保證量子隱型傳態的成功，提升BSM的效率，Alice和Bob的光子須要在經過光纖長距離傳輸后量子傳輸速率，在的位置上難以分辨。該團隊開發了一個完全運行的反饋系統，實現了光子路徑寬度差和偏振光的快速穩定。
綠色條是使用QST檢測的保真度。紅色條是用DSM獲得的保真度。兩種方式的保真度都超過了精典極限2/3，即黑色實線。參與者:沈思、袁晨智、張子昌、于浩、張瑞明、楊傳榮、李昊、王震、王友、鄧光偉、宋海智、尤立興、范允如、郭廣燦、周強
與此同時，研究小組使用單根光纖周期性極化激元波導來形成糾纏光子對。在此基礎上，研發了一種重復頻度為500MHz的高質量量子糾纏光源。
這些基于量子光學的高速量子隱型傳態須要最靈敏的光子傳感來搜集盡可能多的風波。由尤立興院士領導的團隊和光子科技有限公司的朋友們為實驗提供了高性能的超導納拉面單光子偵測器。借助這些效率高、幾乎無噪音的偵測器，實現了高效的BSM和量子態剖析。
該團隊采用量子態斷層掃描和誘餌態方式估算了隱型傳態保真度，遠低于精典極限(66.7%)，否認了高速城域量子隱型傳態如今早已實現。
“電子科技學院第一城域量子互聯網”未來將通過集成量子光源、量子中繼器和量子信息節點的結合，產生“高速、高保真、多用戶、遠距離”的量子互聯網基礎設施。該團隊還預測量子傳輸速率，該基礎設施將進一步推動量子互聯網的實際應用。
更多信息:沈思等，赫茲速度大都市量子隱型傳態，光:科學與應用(2023)。DOI:10.1038/-023-01158-7
刊物信息:光:科學與應用
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