采访人员从中国科学技术大学获悉 ， 该校潘建伟院士及其同事陈宇翱、徐飞虎等 ， 在国际上首次实验实现全光量子中继器的原理性验证 ， 为构建远距离光纤量子网络开辟了新途径 。 该成果于日前在线发表于《自然·光子学》上 。
远距离量子通信过程中 ， 信道传递的量子态往往随着通信距离的增加而指数减少 ， 极大地限制了量子通信的有效传输距离 。 目前主要有两种解决方案：其一是在几乎真空 ， 量子信号损耗极小的外太空 ， 利用卫星扩展量子通信距离 ， “墨子号”量子科学实验卫星成功验证了这一方案的可行性 。 其二是在光纤网络中使用量子中继器 ， 将一段长距离光纤信道分割成多段距离比较短的信道 ， 使得量子信号不再随距离的增加而指数衰减 ， 从而扩展量子通信距离 。
鉴于量子中继器的重要科学和应用价值 ， 国际上关于量子中继器研究的竞争非常激烈 。 然而 ， 目前的量子存储性能有限 ， 实现实用化量子中继器还需假以时日 。
研究团队首先对原始的全光量子中继方案进行改进 ， 使用了光子GHZ态和后选择贝尔测量来实现不同信道间光子对的任意连接 ， 从而有效地提升量子信道中纠缠态的分发成功概率 。 然后 ， 再利用6个独立的参量下转换双光子纠缠源 ， 在实验上成功地搭建了一个基于12光子的全光量子中继器 ， 测试了该量子中继器的各方面性能 ， 并在实验上验证了其相比于纠缠交换方案的优势 。 实验结果显示 ， 全光量子中继器可以有效提升量子态的传输速率 ， 从而拓展量子通信的传输距离 。
【我科学家率先实现全光量子中继】该成果成功验证了全光量子中继器的可行性 ， 在原理上使得量子存储器不再是搭建量子中继器的必要条件 ， 为实用化量子中继器的研究开辟了新途径 。
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