繼發(fā)射全球首顆量子通信衛星之后，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊首次實(shí)現了預先糾纏分發(fā)的獨立量子源之間的量子態(tài)隱形傳輸。為我國未來(lái)構建可擴展的大規模量子網(wǎng)絡(luò )奠定了基礎。國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》9月19日發(fā)表了該成果。

量子隱形傳態(tài)是基于量子糾纏特性出現的一種新型通信方式。根據量子力學(xué)研究，一旦兩個(gè)量子之間產(chǎn)生了“糾纏”關(guān)系，那么無(wú)論相隔多遠，一個(gè)量子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個(gè)也會(huì )瞬時(shí)相應變化。但要實(shí)現量子隱形傳態(tài)，必須達到糾纏態(tài)預分發(fā)、獨立量子源干涉和前置反饋三個(gè)要素，之前國際上還沒(méi)有任何一個(gè)量子隱形傳態(tài)實(shí)驗能同時(shí)滿(mǎn)足要求。

據了解，潘建偉團隊首先與清華大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了適合光纖網(wǎng)絡(luò )傳輸的時(shí)間相位糾纏光子源，然后通過(guò)發(fā)展皮秒級的遠程光同步技術(shù)和光纖布拉格光柵進(jìn)行窄帶濾波，成功地解決了兩個(gè)獨立光子源之間的同步和干涉問(wèn)題。同時(shí)，他們開(kāi)發(fā)了針對遠距離光纖所造成的延遲和偏振漲落以及實(shí)驗系統的穩定性等問(wèn)題的主動(dòng)反饋系統。

最后，他們利用中科院上海微系統所開(kāi)發(fā)的超導納米線(xiàn)單光子探測器，在全球首個(gè)規模化量子通信網(wǎng)——合肥量子城域通信網(wǎng)絡(luò )的30公里光纖上，實(shí)現了滿(mǎn)足上述三要素的量子隱形傳態(tài)實(shí)驗。

團隊成員張強介紹，現有的量子保密通信主要是通過(guò)量子密鑰對經(jīng)典信息進(jìn)行加密傳輸，但隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，最終的量子保密通信將會(huì )實(shí)現量子信息的傳輸，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行量子隱形傳態(tài)有望大大提高互聯(lián)網(wǎng)連接的安全性和強度。另外，如果將來(lái)有一天量子計算機問(wèn)世，要進(jìn)行復雜的量子信息處理，也需要在城域網(wǎng)中用量子隱形傳態(tài)來(lái)傳輸量子信息。

該實(shí)驗得到《自然·光子學(xué)》雜志審稿人的高度評價(jià)，稱(chēng)其“提供了一個(gè)符合未來(lái)量子通信網(wǎng)絡(luò )應用的藍圖”：“由于量子隱形傳態(tài)在眾多量子通信方案中扮演的重要角色，這樣的首次實(shí)驗驗證將是重要的里程碑。”

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