我国科学家在基于量子中继的量子通信网络技术上取得了重大进展,实现了两台相距50公里的量子存储器之间的纠缠。这项成果是中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所等单位共同努力的结果。通过高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术,他们成功地连接了这两个量子存储器,为建立一套基于量子的长距离通信网络奠定了坚实基础。
目前,全球大多数国家都依赖于卫星来实现广泛覆盖,再利用地面光纤网络进行城域和城际覆盖。但由于光信号在传输过程中的衰减问题,这些点对点的地面安全通信通常仅限于百公里范围。此前尝试采用分段传输和级联方式进行长距离传输,但效果有限,只能达到几十公里。
为了克服这一限制,研究团队采用了一种环形腔增强技术来提高单个光子的耦合效率,并优化了整个系统的效率,使得原来的1000倍提升达到了10000倍。他们还开发了一种周期极化铌酸锂波导,将原有的近红外波长调整到更适合通信用的波段。在经过50公里的光纤后,只有3% 的信号被损失,而之前这种情况下会损失到10^-33 的水平,大幅度提高了16个数量级。通过设计双重相位锁定方案,他们能够精确控制来自22公里外场光纤传输后的时间差为50纳秒。
最终,这些创新技巧被整合起来,不仅在经由50公里距离时实现了双节点间的连通,还展示了通过22公里外场光纤也能实现这种连接。这一突破性成就获得了美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》及英国《新科学家》的广泛报道,被认为是推动量子互联网建设的一大步伐。