近日,我在研究中发现,我们国家在量子通信网络技术的发展上取得了显著进展。首次实现的是两个相距50公里的量子存储器之间的量子纠缠。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合作共创的结果。他们利用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先进技术,成功地将这两个位于不同位置的存储器联系起来,为构建更为完善的基于量子的中继网络打下了坚实基础。
目前,人们通常通过卫星传输来实现广域大尺度覆盖,再通过地面上的光纤网络来完成城域及城际的地面覆盖。但由于光信号在长距离传输过程中的衰减问题,这样的点对点的地面安全通信距离限制在几百公里左右。而为了解决这一问题,提高地面长距离安全通信能力,我们曾尝试采用分段传输,并通过级联方式进行量子的中继传输,但之前最远只能达到几十公里。
我们的团队则采取了一种环形腔增强技术,以提高单个原子的与原子系综间耦合效率,并优化了整个系统的工作效率,将原本能够达到的原有性能提升到了一个新的水平。此外,我们还自主研发了一种周期极化铌酸锂波导,将原来用以接收和处理数据的红外波段(795 nm)改为更加适合现代通信需求的大型波段(1342 nm)。经过这样的调整后,在50公里长途路线上的衰减仅剩百分之三,而之前这种情况下的衰减可能会达到百亿亿分之一,这意味着我们所取得的提升达到了16个数量级。
为了进一步确保实验结果的一致性,我们设计并实施了双重相位锁定方案。在这个过程中,我们不仅克服了来自于远程信号传播中的时间差异,还成功控制了引入50nm范围内的小误差。这一成果得到了美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》以及英国《新科学家》的广泛关注,被认为是向构建真正可行的人类量子互联网迈出重要一步。