智能家居产品在量子通信网络技术突破的社会背景下迎来新发展

近日,我在国家的量子通信网络技术研究中,取得了一个令人振奋的突破。首次实现了两个相距50公里光纤两端的量子存储器之间的量子纠缠。这项工作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科学家的共同努力,他们运用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,成功地将这两个距离相隔50公里光纤两端的量子存储器连接起来,为构建基于量子的长距离通信网络打下坚实基础。

目前,我们主要依靠卫星来实现广泛覆盖,再通过地面上的光纤网络来实现城镇间的地面覆盖。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左右。为了解决这个问题并实现更长距离的地面安全通信,我们之前尝试采用分段传输和级联方式进行多个中继,但效果有限。

我所在的团队则采用了一种新颖的手段——环形腔增强技术,以提高单个光子的能量与原子的系综之间的耦合效率,并优化了整个传输链路,使得原本只适用于短距离的地方性设备现在能够支持更远距离的大规模应用。此外,我们还自主研发了一种周期极化铌酸锂波导,将原本只能使用近红外波段(795 nm)的地方性设备升级到了通讯范围内可用的波段(1342 nm),这样经过50公里长途旅行后,只有3%左右会消失,这比之前大幅提升了16倍;我们还设计并实施了双重相位锁定方案,使得即便是经过那么漫长而遥远50000米(约31571英尺)的旅程,也仅需小至1纳米(0.000001毫米)的调整就能准确无误地找到目标,从而保持着稳定的数据传输速度。

最终,我们成功地将上述所有技巧整合到一起,不但使得经由50000米长度之久且未曾接触过其他任何东西或装置(称为“黑箱”)的一个完全封闭环境中的双节点能够保持它们彼此间存在一种非常特别形式的人类无法理解或复制的一种关系,即所谓“超越时间空间”的联系,而且我们的实验甚至证明,在没有任何直接物理接触的情况下,可以跨越另外一条22千米长度之久且同样未曾被人见过也不知道其内容或结构的情景中的另一处地点,与那个最初产生这种特殊联系的地方保持相同类型的人类无法理解或复制的一种关系,这意味着人类可以不需要实际看到对方,就能感知到对方正在做什么,而不管他们是在哪里,无论他们是否愿意分享这一切,或是否愿意让你知道他们正在做什么。

我的这些成果引起了包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》、英国《新科学家》等著名媒体的大力关注,他们认为这项工作推动了人类建立真正不可思议互联网---"quantum internet"---向前迈出了一大步。

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