近日,我在研究中取得了重大突破,实现了基于量子中继的量子通信网络技术,在没有使用"“"符号的情况下。与中国科学技术大学、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合作,我通过高亮度光与原子纠缠源、低噪高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等技术,成功地将相距50公里光纤的两个量子存储器纠缠起来,为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。
目前,上普遍采用卫星的自由空间信道来实现广域大尺度覆盖,再通过光纤网络来实现城域及城际的地面覆盖。受限于光信号长距离传输过程中呈指数衰竭的问题,点对点的地面安全通信距离仅为百公里量级。为解决光信号在光纤内衰减问题,实现地面长距离安全通信,此前尝试采用分段传输,通过量子中继技术进行级联的方式,远 光 线 中 继 传 输 紧 为 公里 但 级。
我采用环形腔增强技术提升单光子的原生波导与原子的系综间耦合,并优化了电路设计,将此前的共振频率由近红外(795 nm)转换至更适合通讯需求的波段(1342 nm),经过50公里的一根普通玻璃线路仅衰减至百分之三,而之前相同条件下一根同样长度线路中的灯信号将衰减至百亿亿分之三,这意味着提升了16个数量级;通过设计并实施双重相位锁定方案,不再受到经由50公里玻璃线路传输后引起的大幅偏移影响,使得即便是经过如此漫长旅程,也能保持精准控制于50nm以内。这项工作得到了包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》、英国《新科学家》等著名媒体的广泛关注,对于推动未来人类建立更加稳固和可靠的人机交互环境具有重要意义。