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混合型量子網絡實現信息可靠傳送與現有通信

发布时间:2019-06-02 12:05:40 编辑:笔名
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  《自然》杂志版22日刊登了量子通讯研究的一项里程碑式成果:西班牙光子科学研究所(ICFO)科学家用两种完全不同的量子节点,建立了一种混合型量子通信络,并在两个节点间成功实现了光量子通信。新研究首次证明,不同量子节点组成的混合型量子络,能像相同量子节点间一样进行可靠的量子信息传送。

  近幾年,量子信息絡逐漸發展成為一項顛覆性技術,代表了一種完全不同于以往的信息處理和交流方式。在傳統信息絡中,信息用0和1,處理信息的節點是電路和芯片,信息載體是光脈沖。而量子信息絡用粒子糾纏形成的量子位來處理和儲存量子信息,其節點通常由冷原子氣體或摻雜性固體等不同物質系統組成,節點間信息傳遞的載體是單光子。

  在多年的研究中,科学家们对单光子载体的完美表现已经达成共识,但量子节点到底使用哪种物质才能让系统性能更佳,仍无法确定。于是有人提出,集两者之所长,用不同节点组建一种混合型量子络。但作为信息载体的单光子需要不断变换其波长和带宽,才能与不同节点完美对接信息,这种必要条件成为混合型量子络研发中的重大挑战。

  ICFO物理学家休斯瑞德曼特带领同事克服了这一挑战。在他们创建的混合型量子络中,激光制冷铷原子云作为发出信息的量子节点,掺杂镨离子的晶体作为接收信息的量子节点,单光子能随时转换波长,其在传递信息中的波长甚至能转换成与现有C波段通信系统兼容的1552纳米。研究团队还在两个实验室间对该络进行了验证,结果单光子载体在2.5微秒内成功将1个量子位的信息从铷原子云节点传送到另一个量子节点。

  瑞德曼特表示,新研究是混合型量子络里程碑式的突破,其还能与现有通信络兼容,距离未来应用已为时不远。

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