广域光纤量子保密通信_相距50公里光纤存储器间的 量子纠缠获得成功

新知

科技日报(记者)济南量子技术研究所量子探测与波导器件实验室副研究员张强、谢、高红、郑教授，在自主研发的周期极化铌酸锂波导的基础上，帮助中国科技大学潘剑伟院士团队成功地将两个相距50公里的量子存储器纠缠在一起，并通过22公里的外场演示了光纤的双节点纠缠这一成果在实际量子中继中向前迈出了一大步，为构建基于量子中继的量子网络奠定了坚实的基础。相关论文最近发表在国际权威学术期刊《自然》上。

建立全球量子网络并在此基础上实现量子通信是量子信息研究的最终目标之一目前，最远的点对点地面安全通信距离只有100公里左右。通过量子中继技术的发展，有望进一步大大扩展安全通信距离。

然而，由于光与原子纠缠亮度低、原子存储器与通信光纤波长不匹配、远程单光子干涉等技术瓶颈，最远的光纤量子中继距离只有几千米。鉴于上述技术难点，研究团队首次采用环形腔增强技术来改善单光子与原子系综之间的耦合，优化了光路传输效率，将光与原子之间先前纠缠的亮度提高了一个数量级。其次，光纤中对应于原子记忆的光波长的损失约为3.5分贝/千米，而在50千米的光纤中，光信号将衰减到十亿分之一，使得量子通信成为不可能。张强教授的团队自主研发的周期性极化铌酸锂波导，通过非线性频差过程将存储器的光波长从近红外转换到通信波段，通过50公里的光纤，光波长衰减到1%以上，效率比以前提高了16个数量级。最后，为了实现长距离单光子干涉，研究团队设计并实现了一种双相位锁定方案，成功地将50公里光纤传输引起的光程差控制在50纳米左右。