混合型量子网络实现信息可靠传送
时间:2017-12-07

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  科技日报北京11月23日电(记者聂翠荣)“自然”杂志22日发表了一篇具有里程碑意义的量子通信研究成果:西班牙光子学研究所(ICFO)的科学家使用了两种完全不同的量子节点:一种混合量子通信网络成功实现了两个节点之间的光量子通信。新的研究首次证明了由不同量子节点组成的混合量子网络可以在相同的量子节点之间进行可靠的量子信息传递。

  近年来,量子信息网络逐渐发展成为一种颠覆性的技术,与以往信息处理和交换完全不同。在传统的信息网络中,信息编辑为0和1,处理信息的节点是电路和芯片,信息载体是光脉冲。量子信息网络使用由粒子纠缠形成的量子比特来处理和存储量子信息。节点通常由冷原子气体或掺杂固体等不同的材料体系组成,节点间信息传递的载体为单光子。

  在多年的研究中,科学家们已经就单光子载流子的完美性能达成共识,但仍不确定哪个量子节点将使用它们来使系统性能更好。所以有人提出,把两者的导演设置成不同的节点,组成一个混合的量子网络。但作为信息的载体,单光子需要不断改变其波长和带宽,才能与不同的节点进行完美的接口。这一要求成为混合量子网络发展的主要挑战。

  ICFO物理学家休斯·雷德曼带领他的同事们克服了这个挑战。在他们创造的混合量子网络中,激光冷却的铷原子云作为发射信息的量子节点,镨掺杂的晶体作为信息接收的量子节点。单光子能量可随时通过波长进行转换,可转换为与现有C波段通信系统兼容的1552 nm。该小组还验证了两个实验室之间的网络,结果单光子载波在2.5微秒内成功地将信息从一个量子位原子传送到另一个量子位原子。

  雷德蒙德表示,这项新研究是混合量子网络的一个里程碑式的突破,它也与现有的通信网络兼容,并且与未来的应用相距甚远。

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