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北玥貿易集團
2023-03-10 09:20:26

我國科學(xué)家首創(chuàng )開(kāi)放式新架構實(shí)現615公里光纖量子通信

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我國科學(xué)家首創(chuàng )開(kāi)放式新架構實(shí)現615公里光纖量子通信

北京量子信息科學(xué)研究院袁之良團隊首創(chuàng )量子密鑰分發(fā)開(kāi)放式新架構,采用光頻梳技術(shù),成功實(shí)現615公里光纖量子通信。該架構在確保量子通信安全性的同時(shí),能大幅降低系統建設成本,為我國建設多節點(diǎn)廣域量子網(wǎng)絡(luò )奠定基礎。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》。

  安全是量子通信的最大特征。作為量子通信的主要方式之一,量子密鑰分發(fā)基于量子的不可測量性、不可克隆性,借助“一次一密”的加密方式,為量子通信上了一把“安全鎖”?!半p場(chǎng)”是目前所有量子密鑰分發(fā)協(xié)議中,最適合遠距離傳輸的一種。

  北京量子信息科學(xué)研究院首席科學(xué)家袁之良介紹,雙場(chǎng)架構下量子通信,需要相距遙遠的兩個(gè)獨立激光源各自發(fā)出“信號”。如果激光源發(fā)射的“信號”頻率不同,就會(huì )出現傳輸中的“信號”失誤。想要避免“信號”失誤,就需要一個(gè)能實(shí)現兩端“信號”頻率相同的“工具”:服務(wù)光纖。這意味著(zhù)通信兩端之間還需額外架設“一條路”,這也就構成了由“兩條路”構成的傳統架構。

我國科學(xué)家首創(chuàng  )開(kāi)放式新架構實(shí)現615公里光纖量子通信(圖1)

  圖a為傳統閉合光纖架構。圖b為中國科學(xué)家袁之良團隊首創(chuàng )的開(kāi)放式架構,能夠在確保量子通信安全性的同時(shí)降低系統建設成本。(受訪(fǎng)者制圖)

  “傳統架構,意味著(zhù)搭建雙倍長(cháng)度的光纖,成本高且結構復雜,系統運行維護起來(lái)貴且困難,不利于未來(lái)多節點(diǎn)廣域量子保密網(wǎng)絡(luò )的建設?!痹颊f(shuō)。

  此次我國科學(xué)家首創(chuàng )的新架構新在何處?北京量子信息科學(xué)研究院光量子通信與器件團隊成員周來(lái)打了一個(gè)比方:“如果想要在北京、青島兩地之間進(jìn)行‘量子通話(huà)’,過(guò)去需在遙遠的通信兩端之間連通‘兩條路’。新架構出現后‘一條路’就已足夠?!?/p>

我國科學(xué)家首創(chuàng  )開(kāi)放式新架構實(shí)現615公里光纖量子通信(圖2)

  圖為北京量子信息科學(xué)研究院量子密鑰分發(fā)實(shí)驗室。新華社記者張漫子攝

  為“節省”下服務(wù)光纖但保留其發(fā)揮的作用,袁之良團隊首次將光頻梳技術(shù)應用于雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)?!肮忸l梳技術(shù),就好比把一束單頻率的光,變成像多個(gè)‘梳子齒’一樣分隔開(kāi)來(lái)、不同頻率的多束光。借助這把神奇的‘梳子’,無(wú)需架設服務(wù)光纖,即可實(shí)現通信兩端‘信號’的頻率校準,從而實(shí)現量子信息的準確傳輸?!敝軄?lái)說(shuō)。

  此外,在實(shí)際的超長(cháng)距離量子通信中,光纖不免會(huì )發(fā)生快速抖動(dòng),也會(huì )影響傳輸“信號”的準確。光頻梳技術(shù)還可同步解決光纖抖動(dòng)的問(wèn)題,大大降低噪聲對量子信號的影響,確保光纖量子信息長(cháng)距離傳輸的精準。

  “作為世界上首個(gè)開(kāi)放式架構的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)系統,成功實(shí)現615公里的光纖量子通信,在量子通信的實(shí)現方案方面有了創(chuàng )新突破?!薄蹲匀?通訊》審稿人之一、量子通信科學(xué)家王雙8日接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示,這一新架構有助于光纖量子密鑰分發(fā)距離向千公里級別突破,為未來(lái)我國建設多節點(diǎn)廣域量子網(wǎng)絡(luò )奠定基礎。


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