中国科大首次实现全光量子中继

中国科学技能大学传授潘建伟及其同事陈宇翱、徐飞虎等在国际上首次尝试实现全光量子中继器的道理性验证，为构建远间隔光纤量子网络开发了新途径。该成就于克日在国际学术权威期刊《自然·光子学》上在线颁发。

 

在远间隔量子通信的进程中，信道通报的量子态往往跟着通信间隔的增加而指数淘汰，这极大地限制了量子通信的有效传输间隔。如何实现远间隔量子通信一直以来都是国际研究的热点。今朝主要有两种办理方案。其一是在险些真空，量子信号损耗极小的外太空，操作卫星扩展量子通信间隔；我国于2016年乐成发射了国际首颗量子科学尝试卫星“墨子号”，乐成验证了这一方案的可行性。其二是在光纤网络中利用量子中继器，将一段长间隔光纤信道支解成多段间隔较量短的信道，使得量子信号不再随间隔的增加而指数衰减，从而扩展量子通信间隔。

 

鉴于量子中继器的重要科学和应用代价，国际上关于量子中继器研究的竞争很是剧烈。传统量子中继器需要基于胶葛互换、胶葛纯化、量子存储三个必不行少的技能。然而，今朝的量子存储机能有限，实现实用化量子中继器还需假以时日。全光量子中继方案在理论上可以实现无需量子存储的量子中继器，为操作量子中继器实现远间隔光纤量子通信网络提供了另一种原则上可行的方案。

 

 

图1：尝试装置图

 

在该项事情中，研究团队首先对原始的全光量子中继方案举办改造，设计了尝试可行的方案。在该方案中，研究团队利用了光子GHZ态和后选择贝尔丈量来实现差异信道间光子对的任意毗连，从而有效地晋升量子信道中胶葛态的分发乐成概率。然后，研究团队操作六个独立的参量下转换双光子胶葛源，在尝试上乐成地搭建了一个基于十二光子的全光量子中继器，测试了该量子中继器的各方面机能，并在尝试上验证了其对比于胶葛互换方案的优势。尝试功效显示，全光量子中继器可以有效晋升量子态的传输速率，从而拓展量子通信的传输间隔。

 

该项事情乐成验证了全光量子中继器的可行性，在道理上使得量子存储器不再是搭建量子中继器的须要条件，为实用化量子中继器的研究开发了新途径。

 

该事情获得科技部、国度基金委、中科院和安徽省等部分的扶助。

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