量子网络研究取得重要进展中国科大首次实现全
量子计算机与量子通信作为引领新一代科技浪潮的前沿领域,正在全球范围内激发科研机构的激烈竞争与创新活力。尤其在国内,学术机构在量子通讯领域的进展尤为显著,其中中国科学技术大学的研究团队在量子通讯领域不断取得重大突破。
最近,中国科学技术大学的潘建伟教授及其研究团队在国际上率先实现了全光量子中继器的原理性验证,这一成果已在国际学术权威期刊《自然光子学》上发表。这一创新性的实验为实现远距离光纤量子通信铺设了崭新的道路。
量子通信的长距离传输一直面临一个重大挑战:随着通信距离的增加,信道传递的量子态会指数级衰减,这极大地限制了量子通信的有效传输距离。针对这一问题,有两种主要的解决方案。一是利用卫星在几乎无损耗的外太空环境中扩展量子通信距离,我国已成功的“墨子号”量子科学实验卫星验证了这一方案的可行性。另一种方案则是在光纤网络中使用量子中继器,通过将长距离光纤信道分割成多个较短信道来克服量子信号的衰减问题。
针对量子中继器的科学价值与应用前景,国际上的竞争异常激烈。传统的量子中继器需要纠缠交换、纠缠纯化和量子存储三项核心技术,但目前量子存储的性能限制使得实用化量子中继器的实现仍面临挑战。而全光量子中继方案则提供了一种无需量子存储的量子中继器理论实现方式,为中国科学家提供了另一种实现远距离光纤量子通信网络的可能途径。
中国科学技术大学的研究团队在全光量子中继器的研发上取得了重要进展。他们对原始的全光量子中继方案进行了改进,设计了一种实验可行的方案,成功搭建了基于十二光子的全光量子中继器,并进行了实验验证。实验结果显示,全光量子中继器能有效提升量子态的传输速率,从而扩展量子通信的传输距离。这项工作的成功验证为实用化量子中继器的研究开辟了新的道路。
这项成果的背后,离不开科技部、国家基金委、中科院和安徽省等部门的鼎力支持和资助。我们期待在未来,这一技术能在更多领域得到应用和发展,推动我国乃至全球的量子通信技术迈向新的高度。