Nature:潘建伟团队实现数十公里远程量子储存器纠缠

2020-02-14 网络
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[科技新闻]Nature:潘建伟团队实现数十公里远程量子储存器纠缠

北京时间2月13日凌晨,最新一期 Nature宣布了中国科学技术大学潘建伟团队的最新重磅效果:两个量子存储器经由历程光纤逾越数十千米完成长途胶葛。

在这项最新研讨中,潘建伟、包小辉及其同事运用一种名为腔加强的量子效应,来制备胶葛原子和光子,再将这些胶葛原子和光子转换为适合于电信传输的频次,末了在两个由50千米长光纤衔接的节点之间完成了胶葛。

研讨效果表明,与胶葛光子比拟,多节点之间的原子–光子胶葛大概更适合量子胶葛的远间隔传输。

本项研讨演示了两个相距50千米的量子存储器的胶葛,这一间隔足以衔接两座都市,并比之前报导的间隔要远很多,或为完成多节点、远间隔胶葛铺平了途径,有助于量子互联网的开发。

就像盘算机中的硬盘驱动器一样,量子储存器存储量子信息。它们是构建量子互联网的必要部份,并将增进完成超平安的量子通信,许可长途量子盘算机一同事情。

之前,科学家已完成了相距1200千米的单个光粒子胶葛,然则这类胶葛没法存储,而量子储存器胶葛之前最大物理间隔只要一千米之遥。

长途胶葛的打破

完成衔接长途量子处置惩罚器的量子互联网,将能够支撑很多革命性的运用,比方散布式量子盘算。而想要完成量子通信,竖立长途量子存储器之间的胶葛是症结应战。

只管相干研讨已取得了庞大希望,但因为严峻的传输丧失,此前两个节点之间可完成的最大物理间隔是1.3千米,想要完成长途胶葛依旧存在庞大应战。

为了将间隔扩展到都市规模,在这项最新论文中,研讨人员将基于原子团的量子储存器与有用的量子频次转换(QFC)相结合,并经由历程数十千米的都市级光纤传输,完成了两个量子储存器的胶葛。

原子鸠合之间的长途胶葛发生示意图,两个量子存储节点(节点 A 和 B)经由历程光纤衔接到一个用于光子丈量的中间站。

详细而言,研讨人员运用腔加强来建立原子-光量子胶葛的通亮泉源,并采纳差分频次生成(DFG)工艺完成光纤低损耗传输,然后经由历程双光子过问完成了凌驾22千米的原子团胶葛,并经由历程单光子过问完成了凌驾50千米的原子团胶葛。

长途胶葛试验鸟瞰图,两个量子节点位于中国科技大学,来自两个节点的电信光子经由历程两个平行的布置光纤,传输到位于合肥软件园的中间站。

该试验证明了两种经由历程光纤中的长间隔光子传输完成双量子存储器胶葛的可行要领。研讨人员示意,经由历程到场更多的量子存储器,试验效果能够扩展到经由历程多光子过问在远间隔胶葛多个量子存储器,还能够在两个子链路上发生两对长途原子胶葛,并根据量子中继计划经由历程胶葛交换来延伸原子胶葛的间隔,串连此历程能够充足地延伸间隔以凌驾直接传输的极限。

研讨人员以为,将这些试验扩展到相隔很远的节点,将能够实行高等的量子信息使命,并为构建远间隔大规模量子收集铺平了途径。

量子通信——无影无踪的传送历程

处于量子胶葛的两个粒子,不管星散多远,它们之间都存在一种神奇的关联,这类神奇的关联不管如何都没法用典范看法去明白,被爱因斯坦称为“悠远所在间诡异的互动”

量子信息科学家发明,量子胶葛除了神奇以外,照样一种能够运用的超典范气力,它能够成为具有超等盘算才能的量子盘算机和“十拿九稳”的量子保密体系的基本。

,科技前沿,

量子胶葛

根据常理,信息的流传须要载体,而量子通信是不须要载体的信息通报。

量子隐形传态即用量子态作为信息载体,经由历程量子态传送完成大容量信息的传输,是一种离开什物的“完整”的信息传送,能够完成原则上的完整保密

量子通信等于运用量子胶葛效应举行信息通报的一种新型的通信体式格局,是一种无影无踪的全新通信体式格局。

基于量子隐形传态,人们提出了量子因特网的设想。量子因特网是用量子通道来联系很多量子处置惩罚器,它能够同时完成量子信息的传输和处置惩罚。

比拟于典范因特网,量子因特网具有平安保密特征,可完成多端的散布盘算,有用地下降通信复杂度等一系列长处。

作为国际上量子信息试验研讨范畴开拓者之一,潘建伟是该范畴有主要国际影响力的科学家,近年来取得了一系列有主要意义的研讨效果。

2016年8月16日,环球首颗量子科学试验卫星“墨子”号在中国酒泉卫星发射中间发射成功。

作为“墨子”号量子科学试验卫星的首席科学家,潘建伟领衔的“墨子”号量子科学试验卫星科研团队被授与2018年度克利夫兰奖,这也是克利夫兰奖设立90余年来,中国科学家在本地完成的科研效果初次取得这一声誉。

潘建伟院士

潘建伟院士率领团队完成量子通信卫星科研项目后,享誉国内外,被以为是当今天下量子通信范畴的顶尖人物。不过,盛誉之下也引起了一些争议,不少民间学者对其造诣以至个人表达出质疑,网上也有一言半语的奚落嗤笑。

事实上,潘建伟的科研造诣让绝大多数科研学者都瞠乎其后,潘建伟博士时期师从量子试验研讨的天下级巨匠蔡林格,其27岁时介入的研讨效果当选美国《科学》杂志“年度环球十大科技希望”, 还被《天然》评为“百年物理学21篇典范论文”,31岁任中国科学技术大学传授,41岁成为中国当时最年青的中科院院士,45岁获国度天然科学一等奖,2017年被评为《天然》杂志年度十大科学人物……

不管如何,有中国“量子之父”称呼的潘建伟,仍在质疑中前行,并让中国在天下量子通信范畴坚持领先地位。

论文题目:Entanglement of two quantum memories via fibres over dozens of kilometres

论文择要:

论文原文:

https://nature.com/articles/s41586-020-1976-7

DOI: 10.1038/s41586-020-1976-7

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