C114訊 1月13日消息(余予)當(dāng)前,量子科技不斷進(jìn)步,世界各國(guó)都對(duì)其高度關(guān)注,各大科技公司、研究院也紛紛布局。
我國(guó)作為科技強(qiáng)國(guó),也高度重視量子信息科技的發(fā)展,在量子信息科技領(lǐng)域突破了一系列重要科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵核心技術(shù),產(chǎn)出了一批具有重要國(guó)際影響力的成果。
來(lái)自中國(guó)科大的消息顯示,近日,中國(guó)科大郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、柳必恒研究組與南京郵電大學(xué)盛宇波等人合作,利用高品質(zhì)的超糾纏源,首次實(shí)現(xiàn)了11公里的遠(yuǎn)距離量子糾纏純化,純化效率比此前國(guó)際最好水平提升了6000多倍,在量子通信和量子網(wǎng)絡(luò)的研究中取得了重要進(jìn)展。
據(jù)悉,在量子通信傳輸中,如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信一直以來(lái)都是國(guó)際研究的熱點(diǎn)。對(duì)于這一問(wèn)題,目前主要有兩種解決方案:
其一是在幾乎真空,量子信號(hào)損耗極小的外太空,利用衛(wèi)星擴(kuò)展量子通信距離。例如,我國(guó)于2016年成功發(fā)射了國(guó)際首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”,成功驗(yàn)證了這一方案的可行性;
其二則是在光纖網(wǎng)絡(luò)中使用量子中繼器,將一段長(zhǎng)距離光纖信道分割成多段距離比較短的信道,使得量子信號(hào)不再隨距離的增加而指數(shù)衰減,從而擴(kuò)展量子通信距離。
談及量子中繼,它是在噪聲信道中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離量子通信的重要途徑,具有重要科學(xué)研究和應(yīng)用價(jià)值,國(guó)際上關(guān)于量子中繼器研究的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。傳統(tǒng)量子中繼器需要基于糾纏交換、糾纏純化、量子存儲(chǔ)三個(gè)必不可少的技術(shù)。
其中,量子糾纏純化是量子中繼中的關(guān)鍵操作,利用量子糾纏純化操作可以從兩份糾纏度較低的糾纏態(tài)中提煉出一份糾纏度較高的糾纏態(tài)。此前的糾纏純化協(xié)議都是利用兩對(duì)低糾纏度的光子對(duì)實(shí)現(xiàn),而研究組與合作者提出僅需一對(duì)超糾纏光子對(duì)的糾纏純化方案。
如何提純高品質(zhì)的量子糾纏態(tài)?
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)制備出偏振和路徑分別處于糾纏態(tài)的超糾纏光子對(duì),并在11公里長(zhǎng)的多芯光纖里進(jìn)行糾纏分發(fā),然后進(jìn)行量子糾纏純化操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,分發(fā)后的偏振糾纏和路徑糾纏初始保真度均為約0.665時(shí),純化得到的糾纏態(tài)的保真度可以提升到0.774,而初始保真度均為約0.771時(shí),純化后的保真度則可提升到0.887。'
除此之外,研究團(tuán)隊(duì)首次將糾纏純化用于量子密鑰分發(fā),使有效密鑰率從0提升至0.371。
中國(guó)科大取得的這一成果可以說(shuō)是邁出了糾纏純化從實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)到遠(yuǎn)距離的關(guān)鍵一步,同時(shí)大幅提升了糾纏純化效率,為將來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率的量子中繼提供了有力的技術(shù)保障。