量子信息网络借无人机搭桥

最近，南京大学固体微结构物理国家重点实验室的祝世宁院士团队在《物理评论快报》上宣布了一项重大突破。该团队成功地将光学中继节点安装于移动平台，完成了移动节点间的自由空间通信链路的建设，并实现了光学中继量子纠缠分发。这一成果，无疑是在构建移动量子络的道路上的一块重要里程碑。

无论是经典的信息系统还是量子信息系统，构建网络都离不开中继技术，而中继的性能要求极高，需要损耗低且保真度高。相比于传统光纤网络，自由空间网络以其低传输损耗的优势，被视为构建全球化络的未来重要手段。自由空间光传输面临的一个重要挑战就是衍射损耗。随着光的传播，其波前会不断扩散，当波前尺寸超过望远镜的孔径时，光收集效率就会大大降低。这对于纠缠光子的远距离传输来说，是一个必须克服的问题。

相较于扩大望远镜口径的方法，祝世宁团队选择了一种更为经济和灵活的方式——利用光学中继构建光的准直系统以重塑波前。他们在2020年在国际上率先实现了基于纠缠光子的分发，研究成果得到了《国家科学评论》的认可。此次，他们进一步使用光学中继减少损耗，并将光学中继节点置于飞行状态的小型平台上，成功实现了单光子的高精度跟踪、接收和再发射。

论文的通讯作者之一龚彦晓介绍道，通过光学中继技术，纠缠光子分发的距离已经突破了小型光学系统的衍射限制。这种光学中继技术不仅高度保持了光子对的纠缠特性，而且是一种高效的量子链路。在构建的量子络中，多台设备可以通过光学中继交换量子信息，使得信息能够传输得更远、覆盖得更广。更重要的是，这种技术能够实现即搭即用的多节点移动量子网络，具有很高的机动性和灵活性。

这项研究成果不仅展示了光学中继技术在量子通信领域的重要应用前景，也为构建全球化量子络铺平了一条新的道路。我们期待祝世宁院士团队在未来能够继续为量子科技的发展做出更多重要的贡献。（来源：光明科普）

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