a、傳送系統(tǒng)的俯瞰圖。愛麗絲“A”位于網(wǎng)路交換室，鮑勃“B”和查理“C”位于兩個獨立的實驗室。聯(lián)接三個節(jié)點的所有光纖都屬于東電骨干網(wǎng)。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(tǒng)方案。愛麗絲用弱相干單光子源打算初始狀態(tài)，并通過量子通道發(fā)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(fā)送給，訊號光子存貯在光纖線軸中。在Alice和Bob發(fā)送的量子比特之間實現(xiàn)了一個聯(lián)合貝爾態(tài)檢測(BSM)，將它們投射到四個貝爾態(tài)中的一個。之后BSM結(jié)果通過精典信道發(fā)送給Bob,Bob對訊號光子進行酉變換以恢復(fù)初始狀態(tài)。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(tài)是借助量子糾纏和精典通訊將量子信息傳輸?shù)竭h程位置。從桌面實驗到現(xiàn)實世界的演示，它早已實現(xiàn)了量子光的獨立光子的不同速度。
借助近地軌道墨子號衛(wèi)星，研究人員如今早已實現(xiàn)了超過1200公里的量子隱型傳態(tài)。到目前為止，還沒有速度達到赫茲數(shù)目級的量子隱型傳態(tài)系統(tǒng)，這妨礙了量子互聯(lián)網(wǎng)的未來應(yīng)用。
中國電子科技學(xué)院郭廣燦院士和周強院長領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團隊與中國科大學(xué)北京微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所游立星院長合作，在“電子科技學(xué)院第一城域量子互聯(lián)網(wǎng)”的基礎(chǔ)上，首次將隱型傳態(tài)速度提升到每秒7.1量子比特。
這為在城域范圍內(nèi)的量子隱型傳態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造了新的記錄。
“在實驗室之外演示高速量子隱型傳態(tài)涉及一系列挑戰(zhàn)。這項實驗展示了怎么克服這種挑戰(zhàn)，因而它為未來的量子互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)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(tài)系統(tǒng)的主要實驗挑戰(zhàn)是貝爾態(tài)檢測(BSM)。為了保證量子隱型傳態(tài)的成功，提升BSM的效率，Alice和Bob的光子須要在經(jīng)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(fā)了一個完全運行的反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)了光子路徑寬度差和偏振光的快速穩(wěn)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(dǎo)來形成糾纏光子對。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)了一種重復(fù)頻度為500MHz的高質(zhì)量量子糾纏光源。
這些基于量子光學(xué)的高速量子隱型傳態(tài)須要最靈敏的光子傳感來搜集盡可能多的風(fēng)波。由尤立興院士領(lǐng)導(dǎo)的團隊和光子科技有限公司的朋友們?yōu)閷嶒炋峁┝烁咝阅艿某瑢?dǎo)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(xiàn)了高效的BSM和量子態(tài)剖析。
該團隊采用量子態(tài)斷層掃描和誘餌態(tài)方式估算了隱型傳態(tài)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(tài)如今早已實現(xiàn)。
“電子科技學(xué)院第一城域量子互聯(lián)網(wǎng)”未來將通過集成量子光源、量子中繼器和量子信息節(jié)點的結(jié)合，產(chǎn)生“高速、高保真、多用戶、遠距離”的量子互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。該團隊還預(yù)測量子傳輸速率，該基礎(chǔ)設(shè)施將進一步推動量子互聯(lián)網(wǎng)的實際應(yīng)用。
更多信息:沈思等，赫茲速度大都市量子隱型傳態(tài)，光:科學(xué)與應(yīng)用(2023)。DOI:10.1038/-023-01158-7
刊物信息:光:科學(xué)與應(yīng)用
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