中新社合肥2月6日電 (朱孔陽(yáng))在國(guó)際上首次構(gòu)建出可擴(kuò)展量子中繼的基本模塊，使得遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)可能；首次將器件無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)(DI-QKD)的傳輸距離突破百公里……中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)6日消息，該校潘建偉及同事與合作者在可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)研究上取得重大突破。

上述兩項(xiàng)成果分別于北京時(shí)間2月3日和2月6日發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)和《科學(xué)》(Science)。

量子信息科學(xué)的終極發(fā)展目標(biāo)是構(gòu)建高效、安全的量子網(wǎng)絡(luò)，而構(gòu)建這一網(wǎng)絡(luò)的基本要素是遠(yuǎn)距離確定性量子糾纏分發(fā)?，F(xiàn)實(shí)中，光纖的固有損耗成為構(gòu)建可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)面臨的最大挑戰(zhàn)。例如，經(jīng)過(guò)1000公里標(biāo)準(zhǔn)光纖直接傳輸后，光信號(hào)將衰減至原始強(qiáng)度的萬(wàn)億億分之一，這意味著即使每秒發(fā)射100億對(duì)糾纏光子，平均每300年才能接收到一對(duì)糾纏光子。

量子中繼方案是解決光纖傳輸損耗的有效方案，但其面臨著一項(xiàng)重大技術(shù)難題：糾纏的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于產(chǎn)生糾纏所需的時(shí)間。

針對(duì)這一核心難題，中國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)高保真度單光子糾纏協(xié)議等，首次實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命量子糾纏，糾纏壽命(550毫秒)顯著超過(guò)糾纏建立所需的時(shí)間(450毫秒)。

遠(yuǎn)距離糾纏分發(fā)的一個(gè)直接應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)條件下最高安全等級(jí)的量子保密通信。通過(guò)進(jìn)一步科研攻關(guān)，該團(tuán)隊(duì)首次在城域尺度光纖鏈路上實(shí)現(xiàn)了設(shè)備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)，并在100公里光纖鏈路中演示了密鑰生成的可行性，傳輸距離較國(guó)際此前最好實(shí)驗(yàn)水平提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

研究人員表示，上述突破標(biāo)志著基于量子糾纏的光纖量子網(wǎng)絡(luò)正在從理論構(gòu)想走向現(xiàn)實(shí)可能。(完)

來(lái)源：中新社