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我國科學家研究自由空間遠距離量子通信獲重要進展

來源: 新華社   日期:2020-12-28  責編: 殷緒江  
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   新華社合肥12月27日電(記者徐海濤)記者從中國科學技術大學獲悉,該校教授潘建偉、彭承志、張強等人與清華大學王向斌教授、中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所尤立星研究員等人合作,近日實現(xiàn)了基于遠距離自由空間信道的測量設備無關量子密鑰分發(fā)實驗,開啟了在自由空間實現(xiàn)遠距離復雜量子信息處理任務的可能。

  近年來,量子通信技術快速發(fā)展,但由于光纖存在固有損耗,量子信號又不能像經(jīng)典通信信號那樣被放大,制約著遠程量子通信的實現(xiàn)。在外太空的自由空間信道,光信號損耗非常小,通過衛(wèi)星的輔助可以大大擴展量子通信距離。隨著我國“墨子號”量子衛(wèi)星發(fā)射,衛(wèi)星平臺和地面光纖網(wǎng)相結合的量子通信技術方案已見雛形,但還存在大氣湍流中如何實現(xiàn)量子干涉等重大技術挑戰(zhàn)。

  近期,潘建偉等人組成的科研團隊開發(fā)出一種能抵抗強湍流能力的自適應光學系統(tǒng),使雙鏈路總信道效率提升了約4倍到10倍。并通過測量脈沖到達時間實時反饋,得到32皮秒的獨立時鐘同步精度;用新技術方案使干涉光的頻率差小于10兆赫,從而實現(xiàn)遠距離獨立激光器之間的鎖頻。

  得益于這些技術突破,潘建偉科研團隊利用王向斌教授的四強度優(yōu)化協(xié)議,最終在城市大氣信道中實現(xiàn)了自由空間信道的測量設備無關量子密鑰分發(fā)實驗,通信雙方的距離達到19.2公里,意味著向實現(xiàn)基于衛(wèi)星的遠程量子通信邁出堅實一步。也為在自由空間進行量子干涉的相關實驗開辟了道路,比如研究量子中繼器、量子網(wǎng)絡,以及在大空間尺度中探索量子力學與廣義相對論融合等科學問題。




 

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