采訪人員從中國科學技術大學獲悉 ， 該校潘建偉院士及其同事陳宇翱、徐飛虎等 ， 在國際上首次實驗實現全光量子中繼器的原理性驗證 ， 為構建遠距離光纖量子網絡開辟了新途徑 。 該成果于日前在線發表于《自然·光子學》上 。
遠距離量子通信過程中 ， 信道傳遞的量子態往往隨著通信距離的增加而指數減少 ， 極大地限制了量子通信的有效傳輸距離 。 目前主要有兩種解決方案：其一是在幾乎真空 ， 量子信號損耗極小的外太空 ， 利用衛星擴展量子通信距離 ， “墨子號”量子科學實驗衛星成功驗證了這一方案的可行性 。 其二是在光纖網絡中使用量子中繼器 ， 將一段長距離光纖信道分割成多段距離比較短的信道 ， 使得量子信號不再隨距離的增加而指數衰減 ， 從而擴展量子通信距離 。
鑒于量子中繼器的重要科學和應用價值 ， 國際上關于量子中繼器研究的競爭非常激烈 。 然而 ， 目前的量子存儲性能有限 ， 實現實用化量子中繼器還需假以時日 。
研究團隊首先對原始的全光量子中繼方案進行改進 ， 使用了光子GHZ態和后選擇貝爾測量來實現不同信道間光子對的任意連接 ， 從而有效地提升量子信道中糾纏態的分發成功概率 。 然后 ， 再利用6個獨立的參量下轉換雙光子糾纏源 ， 在實驗上成功地搭建了一個基于12光子的全光量子中繼器 ， 測試了該量子中繼器的各方面性能 ， 并在實驗上驗證了其相比于糾纏交換方案的優勢 。 實驗結果顯示 ， 全光量子中繼器可以有效提升量子態的傳輸速率 ， 從而拓展量子通信的傳輸距離 。
【我科學家率先實現全光量子中繼】該成果成功驗證了全光量子中繼器的可行性 ， 在原理上使得量子存儲器不再是搭建量子中繼器的必要條件 ， 為實用化量子中繼器的研究開辟了新途徑 。
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