今天（2月13日），記者獲悉，濟南量子技術研究院量子探測與波導器件實驗室教授張強、高工謝秀平、副研究員鄭名揚基於自主研發的週期極化鈮酸鋰波導，助力中國科學技術大學潘建偉院士團隊成功將相距50公里光纖的兩個量子存儲器糾纏起來，並演示了經由22公里外場光纖的雙節點糾纏。該成果將實用化的量子中繼器向前推進了一大步，為構建基於量子中繼的量子網絡奠定了堅實基礎。相關論文近日發表在國際權威學術期刊《自然》上。
構建全球化量子網絡並在此基礎上實現量子通信是量子信息研究的終極目標之一，國際學術界廣泛採用的量子通信網絡發展路線是通過基於衛星的自由空間信道實現廣域大尺度覆蓋，通過光纖網絡實現城域及城際的地面覆蓋。目前最遠的點對點地面安全通信距離僅為百公里量級，通過發展量子中繼技術，級聯各段點對點量子通信，有望進一步大幅拓展安全通信距離，並使得構建全量子網絡成為可能。
然而，受限於光與原子糾纏亮度低、原子存儲器波長與通信光纖不匹配和遠程單光子干涉等技術瓶頸，此前最遠光纖量子中繼僅為公里量級。針對上述技術難題，研究團隊在以下三方面開展了技術攻關：首先採用環形腔增強技術來提升單光子與原子系綜間耦合，並優化光路傳輸效率，將此前的光與原子糾纏的亮度提高了一個數量級;其次，原子存儲器對應的光波長在光纖中的損耗約為3.5dB/km，在50公里光纖中，光信號將衰減至十億億分之一(10^-17.5)，使得量子通信無法實現。特別的，基於濟南量子技術研究院張強教授團隊自主研發週期極化鈮酸鋰波導，通過非線性差頻過程，將存儲器的光波長由近紅外(795nm)轉換至通信波段(1342nm)，經過50公里的光纖僅衰減至百分之一以上，效率相比之前提升了16個數量級;最後為實現遠程單光子干涉，研究團隊設計並實施了雙重相位鎖定方案，成功地把經過50公里光纖的傳輸後引起的光程差控制在50nm左右。
該工作得到《自然》審稿人的高度評價：“該結果是非常傑出的，向實現量子中繼方向邁出了重要一步。”（大眾日報客戶端記者 王健 報道）
閱讀更多 大眾日報 的文章
