智能社会的量子中继技术如何理解其在量子通信网络中的重大突破意义

我国科学家在量子通信网络技术方面取得了重大突破,实现了两座相距50公里的量子存储器之间的纠缠,这是首次在光纤中实现如此长距离的量子纠缠。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的科学家们合作,利用高亮度光与原子纠缽源、高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术,使得这两个位于不同地点的存储器能够进行量子的共鸣。

目前,人们通常通过卫星来实现广域大尺度覆盖,再使用光纤网络进行城域及城际的地面覆盖。但由于光信号在传输过程中的衰减问题,点对点的地面安全通信距离仅限于百公里级别。为了解决这一问题并实现地面长距离安全通信,我们曾尝试采用分段传输和级联方式,但这些方法只能将远距离量子的中继传输范围扩展至几公里。

研究团队采纳了一种环形腔增强技巧来提高单个光子的与原子的交互效率,并优化了传输路径,以此提高了原有方案中的原子与光波间的耦合强度。他们还研发了一种周期极化铌酸锂波导,将原本用于存储器中的近红外波长(795 nm)改为更适合通讯用的波长(1342 nm),结果经过50公里的光纤后,只有三分之一左右的一部分信号被消耗掉,比起之前通过同样长度的50公里 光纤时所需时间短16倍;通过设计双重相位锁定方案,他们成功地控制了经由22公里外场光纤后的偏移,从而使得最后剩余下的少数信号仍然能保持良好的质量。

最终,该团队成功地将上述多项创新技术融合起来,在没有任何辅助设备的情况下,就能在两座彼此相隔50公里之遥的地方建立起一种特殊形式的人人之间的心灵沟通。这一成果不仅受到了美国《科学》杂志、麻省理工科技评论以及英国《新科学家》等知名媒体的大力赞誉,也被认为是我们迈向构建全新的“数字世界”的又一步棋。

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