繼發(fā)射全球首顆量子通信衛(wèi)星之后，中國科學技術大學潘建偉團隊首次實現(xiàn)了預先糾纏分發(fā)的獨立量子源之間的量子態(tài)隱形傳輸。為我國未來構建可擴展的大規(guī)模量子網(wǎng)絡奠定了基礎。國際權威學術期刊《自然·光子學》9月19日發(fā)表了該成果。

量子隱形傳態(tài)是基于量子糾纏特性出現(xiàn)的一種新型通信方式。根據(jù)量子力學研究，一旦兩個量子之間產(chǎn)生了“糾纏”關系，那么無論相隔多遠，一個量子的狀態(tài)發(fā)生變化，另一個也會瞬時相應變化。但要實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)，必須達到糾纏態(tài)預分發(fā)、獨立量子源干涉和前置反饋三個要素，之前國際上還沒有任何一個量子隱形傳態(tài)實驗能同時滿足要求。

據(jù)了解，潘建偉團隊首先與清華大學合作開發(fā)了適合光纖網(wǎng)絡傳輸?shù)臅r間相位糾纏光子源，然后通過發(fā)展皮秒級的遠程光同步技術和光纖布拉格光柵進行窄帶濾波，成功地解決了兩個獨立光子源之間的同步和干涉問題。同時，他們開發(fā)了針對遠距離光纖所造成的延遲和偏振漲落以及實驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問題的主動反饋系統(tǒng)。

最后，他們利用中科院上海微系統(tǒng)所開發(fā)的超導納米線單光子探測器，在全球首個規(guī)模化量子通信網(wǎng)——合肥量子城域通信網(wǎng)絡的30公里光纖上，實現(xiàn)了滿足上述三要素的量子隱形傳態(tài)實驗。

團隊成員張強介紹，現(xiàn)有的量子保密通信主要是通過量子密鑰對經(jīng)典信息進行加密傳輸，但隨著技術的發(fā)展，最終的量子保密通信將會實現(xiàn)量子信息的傳輸，通過光纖網(wǎng)絡進行量子隱形傳態(tài)有望大大提高互聯(lián)網(wǎng)連接的安全性和強度。另外，如果將來有一天量子計算機問世，要進行復雜的量子信息處理，也需要在城域網(wǎng)中用量子隱形傳態(tài)來傳輸量子信息。

該實驗得到《自然·光子學》雜志審稿人的高度評價，稱其“提供了一個符合未來量子通信網(wǎng)絡應用的藍圖”：“由于量子隱形傳態(tài)在眾多量子通信方案中扮演的重要角色，這樣的首次實驗驗證將是重要的里程碑。”

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