当两个量子发生“纠缠”,一个变了,另一个也会瞬变,无论之间相隔多远——借助神奇的量子纠缠征象,人类可实现量子通讯,但还面临许多挑战。近期,中国科学手艺大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组,在国际上首次实现多模式复用的量子中继基本链路,犹如“鹊桥”,可将量子天下里天南地北的“牛郎织女”间的通讯速率提升四倍。

近年来,国际科学界梦想着构建全球性的量子通讯网,但一大手艺难题是量子极易衰减,在光纤中的传输距离只有百公里量级。为此,科学家们提出量子中继的头脑,即将远距离传输划分为多个短距离,中央用量子中继毗邻,解决信号衰减问题。

量子存储器是量子中继的焦点器件。“之前人人用的是发射型量子存储器,要么一次只能传输1个量子,效率低;要么一次传输多个量子,但准确率低。”李传锋教授说,他们团队一直致力于研究吸收型量子存储器,经由3年多起劲,近期在国际上首次乐成使用吸收型量子存储器,演示了多模式复用的量子中继基本链路。

基于吸收型量子存储器实现量子中继的原理示意图 中国科学手艺大学供图

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这种量子存储器可以一次捕捉并存储4对纠缠量子,即是获得了四倍加速的纠缠分发速率,而且经实验验证,两个节点之间的纠缠保真度跨越80%。

周宗权副教授将两个星散的量子节点比喻为“牛郎”和“织女”。“实验中,‘牛郎’和‘织女’借助量子中继这个‘鹊桥’,可以在没碰头的情形下乐成确立纠缠,顺遂实现了通讯。”他说。

李传锋(前)、周宗权(后)在实验室。 中国科学手艺大学供图

北京时间6月2日,国际权威学术期刊《自然》揭晓了这项研究功效。审稿人给予高度评价:“这个事情是对量子中继器基本链路的一个异常直接和清晰的演示……这是一项主要成就,将为接下来的研究奠基基础。”

据悉,这项研究为建设高速率、大尺度的量子网络,提供了全新的实现方案。“下一步,我们将致力于提高存储效率和纠缠光源质量,起劲实现逾越光纤传输的适用化量子中继器。”李传锋说。(记者徐海涛)

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