上海量子信息科學(xué)研究所袁志良團隊首創(chuàng)了量子密鑰分發(fā)的新型開放架構(gòu)，利用光頻梳技術(shù)成功實現(xiàn)了615公里光纖量子通信。 該框架在保證量子通信安全的同時，可以大幅降低系統(tǒng)建設(shè)成本，為我國多節(jié)點廣域量子網(wǎng)絡(luò)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。 相關(guān)成果近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《-》上。
安全性是量子通信的最大特點。 量子密鑰分發(fā)作為量子通信的主要方式之一，其基礎(chǔ)是量子的不可檢測性和不可克隆性。 它采用“一次性一密本”加密方式，為量子通信提供一把“安全鎖”。 “雙場”是目前所有量子密鑰分配合約中最適合長距離傳輸?shù)摹?span style="display:none">Nov物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
上海量子信息科學(xué)研究所首席科學(xué)家袁志良介紹，雙場架構(gòu)下的量子通信需要兩個相距較遠的獨立激光源，各自發(fā)出“信號”。 如果激光源發(fā)出的“信號”頻率不同，傳輸中也會出現(xiàn)“信號”錯誤。 如果想要避免“信號”錯誤，就需要一個可以在兩端實現(xiàn)相同“信號”頻率的“工具”：服務(wù)光纖。 這意味著通信兩端之間需要額外架設(shè)一條“一路”，構(gòu)成傳統(tǒng)的由“兩條路”組成的框架。
圖a是傳統(tǒng)的封閉式光纖結(jié)構(gòu)。 圖b是中國科學(xué)家袁志良團隊首創(chuàng)的開放式架構(gòu)，可以在保證量子通信安全的同時降低系統(tǒng)建設(shè)成本。 （圖表由受訪者繪制）
“傳統(tǒng)架構(gòu)意味著建設(shè)雙寬度光纖，成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)運維成本高、難度大，不利于未來多節(jié)點廣域量子安全網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。” 袁志良說道。
這次中國科學(xué)家開創(chuàng)的新框架在哪里？ 上海量子信息科學(xué)研究所光量子通信及器件團隊成員周來打了個比方：“上海和青島之間想要進行‘量子通話’，過去必須連接兩個遠程通信結(jié)束。‘一種方式’。當(dāng)新框架出現(xiàn)時，‘一種方式’就足夠了。”
圖為上海量子信息科學(xué)研究所量子密鑰分配實驗室。新華社記者 張滿子 攝
為了“拯救”業(yè)務(wù)光纖但保留其作用，袁志良團隊首次將光頻梳技術(shù)應(yīng)用于雙場量子密鑰分配。 “光頻梳技術(shù)就像將單頻光變成多束不同頻率的光印度 量子通訊，就像多個‘梳齒’一樣分開。使用這種神奇的‘梳子’，無需架設(shè)業(yè)務(wù)光纖，就可以對光頻率進行校準(zhǔn)。”可以實現(xiàn)通信兩端的‘信號’，從而實現(xiàn)量子信息的精確傳輸。” 周說。
據(jù)悉，在實際的超長距離量子通信中，光纖不可避免地會出現(xiàn)快速晃動，這也會影響傳輸“信號”的準(zhǔn)確性。 光頻梳技術(shù)還可以同時解決光纖晃動問題印度 量子通訊，大大降低噪聲對量子信號的影響，保證光纖量子信息長距離傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
“作為全球首個開放架構(gòu)雙場量子密鑰分配系統(tǒng)，已成功實現(xiàn)615公里光纖量子通信，在量子通信實現(xiàn)上取得了創(chuàng)新性突破。” 《自然-通訊》審稿人之一量子通信科學(xué)家王爽8日接受記者專訪時表示，這種新架構(gòu)將幫助光纖量子密鑰分發(fā)距離突破千公里級別，奠定光纖量子密鑰分配距離的基礎(chǔ)。為我國未來建設(shè)多節(jié)點廣域量子網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。
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