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源、低噪声单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术,将这两个位于不同地点的量子存储器成功地连接起来,为建立基于量子的中继传输的大规模网络奠定了基础。
目前,我们主要依赖卫星传输来实现广域覆盖,再通过地面电缆网络进行城区和城市间的地面覆盖。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几十公里。为了解决这一问题,并实现长距离安全通信,我们尝试采用分段传输和级联式的量子中继方式,但这些方法通常只能达到几千米。这限制了我们在地面上进行大范围、高质量的安全通讯能力。
研究团队通过优化环形腔增强技术来提高单个光子的与原子的耦合效率,并且提升了原有系统对原生态绑定的性能,使得整个系统更加稳定可靠。此外,他们还开发了一种新的周期极化铌酸锂波导,该波导可以将原本红外波长(795 nm)转换为更适用于通信使用的近红外波段(1342 nm),并且经过50公里后只剩下3%损失,这比之前需要通过1000倍更多长度才能达到相同效果。在设计双重相位锁定的方案时,他们成功控制了经过50公里传播后的角差小于50纳米,从而确保数据完整性。
最终,这些创新成果被集成到一个实用设备中,其中包括两个节点分别位于不同的位置,在没有任何额外帮助的情况下即可保持多小时不间断工作。这项工作得到了世界各地知名科技媒体如美国《科学》杂志、麻省理工科技评论以及英国《新科学家》的高度关注,被认为是向构建全天候运行着全球性的“互联网”的重要一步。