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量子态隐形传输

量子态隐形传输

分类: 光通讯
属性: 技术
最后修改时间: 2018-02-19
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量子态隐形传输就是指利用“量子纠缠”技术,借助卫星网络、光纤网络等经典信道,传输量子态携带的量子信息。量子态隐形传输是一种全新的通信方式,它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,是未来量子通信网络的核心要素。利用量子纠缠技术,需要传输的量子态如同科幻小说中描绘的“超时空穿越”,在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间神秘出现。
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  发展

  1997年奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证,2004年该小组利用多瑙河底通信方式,它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,是未来量子通信网络的核心要素。利用量子纠缠技术,需要传输的量子态如同科幻小说中描绘的“超时空穿越”,在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间神秘出现。这一奇特的现象引起了学术界广泛兴趣。2004年,这个小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子态隐形传输距离提高到600米。但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰,量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。

  2004年,中国科大潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间实现更远距离的量子通信。在自由空间,环境对光量子态的干扰效应极小,而光子一旦穿透大气层进入外层空间,其损耗更是接近于零,这使得自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更具优势。这个小组2005年在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠分发世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。2007年开始,中国科大——清华大学联合小组在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性,为未来卫星中继的全球化量子通信网络奠定了可靠基础。

  联合小组在自由空间量子通信领域的一系列工作,得到了科技部重大科学研究计划、中科院知识创新工程重大项目和国家自然科学基金项目等支持,并引起了国际学术界的广泛关注,出版的英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》以封面论文形式发表了这一研究成果。英国的《新科学家》、美国的《今日物理》、美国物理学会新闻网站均及时报道了这个研究成果。

  穿大气层

  1997年,奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证;2004 年,该小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子态隐形传输距离提高到600米。

  2004年开始,潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间信道中实现更远距离的量子通 信。在自由空间信道中,光子传输几乎不存在退相干效应,而一旦穿透大气层进入到外层空间,光子的损耗更是接近于零,这使得自由空间信道相比光纤信道在大尺 度上具有特别的优势。该小组于2005年在合肥创造了13公里的双向量子纠缠分发世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子对的可行性。2007年开始,中国科大-清华大学联合研究小组开始在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终 在2009年成功实现了世界上最远距离的量子隐形传态,证实了量子隐形传态过程穿越大气层的可行性,为未来基于卫星量子中继的全球化量子通信网奠定了可靠 基础。

  彭承志告诉记者,量子纠缠做为量子信息科学的核心资源,是国际上的研究热点,基于量子纠缠的量子态隐形传输是量子计算和量子中继中的基本过程,而16公里这个距离能够等效大气的有效厚度,对于未来实用化全球量子通信网络的建立具有十分重要的 意义。这样的自由空间量子通信的前景就是,未来发射卫星上天,利用卫星平台中转实现全球化量子通信。

  中国科学家在自由空间量子通信方向上的一系列工作引起了国际学术界的广泛关注。英国的《新科学家》(New Scientist)、美国的《今日物理》(Physics Today)、真实世界等多家学术新闻媒体均对这些工作进行了报道。

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