新華社天津3月9日電(記者張漫子)上海量子信息科學研究院袁之良團隊首創(chuàng)量子秘鑰分發(fā)開放式新構架，采用光頻梳技術，成功實現(xiàn)615公里光纖量子通訊。該構架在確保量子通訊安全性的同時，能急劇減少系統(tǒng)建設成本，為我國建設多節(jié)點廣域量子網(wǎng)路奠定基礎。相關成果近日發(fā)表于國際學術刊物《自然-通信》。
安全是量子通訊的最大特點。作為量子通訊的主要方法之一，量子秘鑰分發(fā)基于量子的不可檢測性、不可克隆性，利用“一次一密”的加密方法，為量子通訊上了一把“安全鎖”。“雙場”是目前所有量子秘鑰分發(fā)合同中，最適宜遠距離傳輸?shù)囊环N。
上海量子信息科學研究院首席科學家袁之良介紹，雙場構架下量子通訊量子通訊協(xié)議，須要相距遙遠的兩個獨立激光源各自發(fā)出“信號”。假如激光源發(fā)射的“信號”頻率不同，還會出現(xiàn)傳輸中的“信號”失誤。想要避開“信號”失誤，就須要一個能實現(xiàn)兩端“信號”頻率相同的“工具”：服務光纖。這意味著通訊兩端之間還需額外架設“一條路”，這也就構成了由“兩條路”構成的傳統(tǒng)構架。
“傳統(tǒng)構架，意味著搭建雙倍寬度的光纖，成本高且結(jié)構復雜，系統(tǒng)運行維護上去貴且困難，不利于未來多節(jié)點廣域量子保密網(wǎng)路的建設。”袁之良說。
這次我國科學家首創(chuàng)的新構架新在何處？上海量子信息科學研究院光量子通訊與元件團隊成員周來打了一個比方：“如果想要在上海、青島兩地之間進行‘量子通話’，過去需在遙遠的通訊兩端之間連通‘兩條路’。新構架出現(xiàn)后‘一條路’就已足夠。”
為“節(jié)省”下服務光纖但保留其發(fā)揮的作用，袁之良團隊首次將光頻梳技術應用于雙場量子秘鑰分發(fā)。“光頻梳技術，就好比把一束單頻度的光，弄成像多個‘梳子齒’一樣分隔開來、不同頻度的多束光。利用這把神奇的‘梳子’，無需架設服務光纖量子通訊協(xié)議，即可實現(xiàn)通訊兩端‘信號’的頻度校準，進而實現(xiàn)量子信息的確切傳輸。”周來說。
據(jù)悉，在實際的超長距離量子通訊中，光纖不免會發(fā)生快速晃動，也會影響傳輸“信號”的確切。光頻梳技術還可同步解決光纖晃動的問題，大大減低噪音對量子訊號的影響，確保光纖量子信息長距離傳輸?shù)木珳省?span style="display:none">OWw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
“作為世界上首個開放式構架的雙場量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)，成功實現(xiàn)615公里的光纖量子通訊，在量子通訊的實現(xiàn)方案方面有了創(chuàng)新突破。”《自然-通信》審稿人之一、量子通訊科學家王雙8日接受記者專訪時表示，這一新構架有助于光纖量子秘鑰分發(fā)距離向千公里級別突破，為未來我國建設多節(jié)點廣域量子網(wǎng)路奠定基礎。