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南大高维量子纠缠光源制备获重大突破

发布时间:2020-07-23 12:29 作者:admin 来源:互联网 字号:

量子信息是目前国际上最前沿、最活跃的研究领域之一。6月26日,国际顶级期刊《科学》报道了南京大学固体微结构物理国家重点实验室研究团队与合作者在高维量子纠缠光源研究中取得的重大突破,团队成功制备出高维量子纠缠光源,对于发展具有更高信息容量和更高安全性的量子信息技术具有重要意义。

在量子通信中,光子这种微观粒子成为信息的载体。由于粒子的量子状态是无法复制的,除了信息的发送、接收方,如果有第三方试图对光子进行复制或窃听,则通信的双方便会立刻察觉,因而有望改善现有通信系统的安全性。

量子通信向实用迈进的一大阻碍是其传播速度。“目前,量子通信的信息传输速度还远远地低于光纤通信速度。”南京大学固体微结构物理国家重点实验室的王漱明对记者科普道,在通信中,光源相当于信息的载体,光纤通信的光源包含了大量的光子,就像是非常宽阔的河道,而量子通信的光源却是一个个的单光子,“在通信的通道很‘窄’的情况下,信息的船只是无法大量通过的。”

那么这情况如何解决呢?王漱明表示,目前的解决方式是拓展量子纠缠光源的维度,多开拓水流的通道,才可以传输更大量的信息。此次团队成功制备的高维路径纠缠和多光子光源,是突破了现有量子光源的技术瓶颈和信息编码维度限制,将超构透镜与非线性光学晶体(β相偏硼酸钡晶体,简称BBO晶体)组合在一起,构成全新的超构表面量子光源系统。“我们设计并制备出10×10的超构透镜阵列,通过路径编码的方式提高维度。” 王漱明告诉记者,从理论上说,如果增加透镜阵列数,纠缠光子的维度还可以进一步提高,在不久的将来,有望应用于高维度的量子通信、量子计算、量子存储等领域。

记者注意到,这已经是南京大学祝世宁团队第二次在量子通信上取得重大突破。就在今年年初,南京大学祝世宁团队提出以无人机等移动平台作为量子网络的基本节点,构建移动量子通信网络的设想,成功完成了第一个基于无人机的量子纠缠分发实验,并演示了其在白天、雨天等多气象条件下工作的能力,首次提出并实现用无人机构建“移动量子通信网络”, 为移动量子通信网络的构建和发展提出了一种新的方案。

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