广域光纤量子保密通信_德国实现20公里量子纠缠光纤传输

“纠缠”是一种非常特殊的量子态。当几个粒子相互作用时，因为每个粒子所具有的性质已经被整合成一个整体性质，所以不可能单独描述每个粒子的性质，而只能描述整个系统的性质。换句话说，这种量子态不仅仅属于一个粒子，而是由两个不同的粒子共享。

阿尔伯特·爱因斯坦在他1935年的论文中首次讨论了这一现象纠缠已经成为基于量子效应的新技术的基础。它的长距离分布是量子通信的中心目标。

现在，由物理学家哈拉尔德·温福瑞德领导的一个研究小组已经证明原子和光子的纠缠态可以通过长达20公里的光纤(如在电信网络中)传输先前的记录是700米温弗说:“这个距离证明了量子信息可以无损长距离传输。这个实验代表了一个里程碑。因此，我们的研究是未来实现量子网络的关键一步。”“

量子网络基本上由量子存储器(例如，由一个或多个原子组成)和通信信道组成，光子(光量子)可以在通信信道中传播并最终将节点连接在一起在实验中，研究人员将id原子与光子纠缠在一起，并能够在穿过20公里长的光纤线圈后探测到纠缠状态。

在定向激发后，这些原子在光谱的近红外区发射波长为780纳米的光子在玻璃制成的光纤中，这种波长的光被迅速吸收。因此，传统的电信网络使用大约1550纳米的波长，这大大降低了传输损耗为此，实验者建造了所谓的量子频率转换器，专门设计用来将发射光子的波长从780纳米增加到1520纳米。这项任务本身带来了许多极其艰巨的技术挑战。因为必须确保仅发生从单个光子到另一个光子的转换，并且纠缠态的其他属性，尤其是光子的偏振，在转换过程中不会改变。否则，纠缠态将会丢失。由于使用了这种高效的转换器，科学家可以在更长的通信波长范围内保持纠缠。

接下来，研究人员计划对第二个原子发出的光进行频率转换，这将使他们能够在长距离通信光纤上的两个原子之间产生纠缠。玻璃纤维电缆的特性取决于温度和应变等因素。因此，研究小组打算首先在实验室的受控条件下进行实验。如果成功，将进行现场测试。