中科大將量子隱型傳態(tài)搬入城市光纖
日前，中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長潘建偉、張強等與相關(guān)單位合作量子隱態(tài)傳輸，在南京量子城域通訊試驗網(wǎng)上首次實現(xiàn)了預(yù)先糾纏分發(fā)的獨立量子源之間的量子態(tài)隱型傳輸，為未來可擴充量子網(wǎng)路的建立奠定了堅實基礎(chǔ)。相關(guān)成果9月19日在線發(fā)表于《自然—光子學(xué)》雜志。
量子隱型傳態(tài)是一種傳遞量子狀態(tài)的重要通訊方法，是可擴充量子網(wǎng)路和分布式量子估算的基礎(chǔ)。淺顯地講，量子隱型傳態(tài)就是將甲地的某一粒子的量子信息在乙地的另一粒子上還原下來，被傳輸?shù)奈矬w如同是進行了一場“星際穿越”。糾纏態(tài)預(yù)先分發(fā)、獨立量子源干涉和后置反饋是量子隱型傳態(tài)的3個要素。在此之前量子隱態(tài)傳輸，國際上還沒有任何一個量子隱型傳態(tài)實驗同時滿足上述所有要求。
潘建偉小組首先與復(fù)旦學(xué)院合作開發(fā)了適宜光纖網(wǎng)路傳輸?shù)臅r間相位糾纏光子源，之后通過發(fā)展飛秒級遠程光同步技術(shù)和使用光纖克拉科夫光柵進行窄帶檢波，解決了兩個獨立光子源之間的同步和干涉問題；接著開發(fā)了針對遠距離光纖引起的延后和偏振光漲落以及實驗系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題的主動反饋系統(tǒng)；最后借助中科院北京微系統(tǒng)所開發(fā)的超導(dǎo)納火鍋單光子偵測器，在南京量子城域通訊網(wǎng)路的30公里光纖上實現(xiàn)了滿足上述三要素的量子隱型傳態(tài)實驗。
據(jù)張強介紹，現(xiàn)有的量子保密通訊主要是通過量子秘鑰對精典信息進行加密傳輸，但隨著技術(shù)的發(fā)展，最終的量子保密通訊將會實現(xiàn)量子信息的傳輸，通過光纖網(wǎng)路進行量子隱型傳態(tài)有望大大增強互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的安全性和硬度。另外，若果有三天量子計算機問世，要進行復(fù)雜的量子信息處理，就須要在城域網(wǎng)中用量子隱型傳態(tài)傳輸量子信息。
審稿人稱其“提供了一個符合未來量子通訊網(wǎng)路應(yīng)用的新藍圖”“由于量子隱型傳態(tài)在諸多量子通訊方案中飾演的重要角色，這樣的首次實驗驗證將是量子技術(shù)發(fā)展過程中的重要里程碑”。《自然—光子學(xué)》雜志專門約請國際量子信息學(xué)者弗里德里希·格羅斯?jié)h斯在同期的“新聞視角”欄目撰文，稱該工作“顯示了在城域尺度上舉辦量子隱型傳態(tài)在技術(shù)上具有可行性，毋庸置疑，今后許多有趣的量子信息實驗將在此基礎(chǔ)上展開”。（來源：中國科學(xué)報楊保國黃辛）