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混合型量子網絡實現信息可靠傳送 與現有通信系統兼容

摘要:《自然》雜志在線版22日刊登了量子通訊研究的一項里程碑式成果:西班牙光子科學研究所(ICFO)科學家用兩種完全不同的量子節點,建立了一種混合型量子通信網絡,并在兩個節點間成功實現了光量子通信。新研究首次證明,不同量子節點組成的混合型量子網絡,能像相同量子節點間一樣進行可靠的量子信息傳送。

  ICCSZ訊 《自然》雜志在線版22日刊登了量子通訊研究的一項里程碑式成果:西班牙光子科學研究所(ICFO)科學家用兩種完全不同的量子節點,建立了一種混合型量子通信網絡,并在兩個節點間成功實現了光量子通信。新研究首次證明,不同量子節點組成的混合型量子網絡,能像相同量子節點間一樣進行可靠的量子信息傳送。

  最近幾年,量子信息網絡逐漸發展成為一項顛覆性技術,代表了一種完全不同于以往的信息處理和交流方式。在傳統信息網絡中,信息用“0”和“1”編輯,處理信息的節點是電路和芯片,信息載體是光脈沖。而量子信息網絡用粒子糾纏形成的量子位來處理和儲存量子信息,其節點通常由冷原子氣體或摻雜性固體等不同物質系統組成,節點間信息傳遞的載體是單光子。

  在多年的研究中,科學家們對單光子載體的完美表現已經達成共識,但量子節點到底使用哪種物質才能讓系統性能更佳,仍無法確定。于是有人提出,集兩者之所長,用不同節點組建一種混合型量子網絡。但作為信息載體的單光子需要不斷變換其波長和帶寬,才能與不同節點完美對接信息,這種必要條件成為混合型量子網絡研發中的重大挑戰。

  ICFO物理學家休斯·瑞德曼特帶領同事克服了這一挑戰。在他們創建的混合型量子網絡中,激光制冷銣原子云作為發出信息的量子節點,摻雜鐠離子的晶體作為接收信息的量子節點,單光子能隨時轉換波長,其在傳遞信息中的波長甚至能轉換成與現有C波段通信系統兼容的1552納米。研究團隊還在兩個實驗室間對該網絡進行了驗證,結果單光子載體在2.5微秒內成功將1個量子位的信息從銣原子云節點傳送到另一個量子節點。

  瑞德曼特表示,新研究是混合型量子網絡里程碑式的突破,其還能與現有通信網絡兼容,距離未來應用已為時不遠。

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