混合型量子網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息可靠傳送

能與現(xiàn)有通信系統(tǒng)兼容

科技日報北京11月23日電 (記者聶翠蓉)《自然》雜志在線版22日刊登了量子通訊研究的一項里程碑式成果：西班牙光子科學(xué)研究所(ICFO)科學(xué)家用兩種完全不同的量子節(jié)點,，建立了一種混合型量子通信網(wǎng)絡(luò),，并在兩個節(jié)點間成功實現(xiàn)了光量子通信,。新研究首次證明,，不同量子節(jié)點組成的混合型量子網(wǎng)絡(luò),，能像相同量子節(jié)點間一樣進行可靠的量子信息傳送,。

最近幾年，量子信息網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展成為一項顛覆性技術(shù),，代表了一種完全不同于以往的信息處理和交流方式,。在傳統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)中，信息用“0”和“1”編輯,，處理信息的節(jié)點是電路和芯片，信息載體是光脈沖,。而量子信息網(wǎng)絡(luò)用粒子糾纏形成的量子位來處理和儲存量子信息,，其節(jié)點通常由冷原子氣體或摻雜性固體等不同物質(zhì)系統(tǒng)組成，節(jié)點間信息傳遞的載體是單光子,。

在多年的研究中,，科學(xué)家們對單光子載體的完美表現(xiàn)已經(jīng)達(dá)成共識，但量子節(jié)點到底使用哪種物質(zhì)才能讓系統(tǒng)性能更佳,，仍無法確定,。于是有人提出，集兩者之所長,，用不同節(jié)點組建一種混合型量子網(wǎng)絡(luò),。但作為信息載體的單光子需要不斷變換其波長和帶寬，才能與不同節(jié)點完美對接信息,，這種必要條件成為混合型量子網(wǎng)絡(luò)研發(fā)中的重大挑戰(zhàn),。

ICFO物理學(xué)家休斯·瑞德曼特帶領(lǐng)同事克服了這一挑戰(zhàn)。在他們創(chuàng)建的混合型量子網(wǎng)絡(luò)中,，激光制冷銣原子云作為發(fā)出信息的量子節(jié)點,，摻雜鐠離子的晶體作為接收信息的量子節(jié)點，單光子能隨時轉(zhuǎn)換波長,，其在傳遞信息中的波長甚至能轉(zhuǎn)換成與現(xiàn)有C波段通信系統(tǒng)兼容的1552納米,。研究團隊還在兩個實驗室間對該網(wǎng)絡(luò)進行了驗證，結(jié)果單光子載體在2.5微秒內(nèi)成功將1個量子位的信息從銣原子云節(jié)點傳送到另一個量子節(jié)點,。

瑞德曼特表示,，新研究是混合型量子網(wǎng)絡(luò)里程碑式的突破，其還能與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)兼容,，距離未來應(yīng)用已為時不遠(yuǎn),。