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我國科學(xué)家突破!量子互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案迎來新變革

   時間:2025-05-18 14:04 來源:ITBEAR作者:沈瑾瑜

近期,一項突破性的量子通信技術(shù)成果在國際學(xué)術(shù)界引起了廣泛關(guān)注。電子科技大學(xué)郭光燦教授領(lǐng)導(dǎo)的周強課題組,攜手天府絳溪實驗室等合作伙伴,成功提出了一項全新的量子糾纏互聯(lián)方案,該方案通過量子態(tài)復(fù)用組網(wǎng)技術(shù),為量子互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展開辟了新路徑。

這一創(chuàng)新成果的研究論文,由電子科技大學(xué)、天府絳溪實驗室、合肥國家實驗室、西南技術(shù)物理研究所、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團隊共同撰寫,并在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Light: Science & Applications》上發(fā)表。論文題為“由態(tài)復(fù)用量子光源實現(xiàn)量子糾纏網(wǎng)絡(luò)”,詳細闡述了研究團隊在量子糾纏組網(wǎng)方面的新發(fā)現(xiàn)。

傳統(tǒng)的量子互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建依賴于波分組網(wǎng)技術(shù),通過增加波長通道數(shù)來擴展用戶規(guī)模。然而,這種方法面臨著波長通道資源需求快速增長的瓶頸,限制了量子互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展。例如,一個包含10個用戶的網(wǎng)絡(luò)需要90個波長通道,而100個用戶的網(wǎng)絡(luò)則需要990個波長通道。這種多項式增長的資源需求,成為了制約量子互聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;l(fā)展的主要障礙。

面對這一難題,研究團隊提出了量子態(tài)復(fù)用組網(wǎng)的新方案。他們利用氮化硅微環(huán)器件,在獨立雙色泵浦的激勵下,成功在單個波長通道中制備出3個量子糾纏態(tài),實現(xiàn)了量子態(tài)復(fù)用的量子糾纏光源。這一突破性的進展,使得在不增加波長通道數(shù)的情況下,網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量能夠顯著提升。

為了驗證這一方案的可行性,研究團隊在“銀杏一號”城域量子互聯(lián)研究平臺上進行了原理驗證。實驗結(jié)果顯示,通過使用6個波長通道,他們成功在4個用戶間實現(xiàn)了全連接量子互聯(lián),相較于傳統(tǒng)方案,節(jié)約了一半的波長通道。隨著用戶數(shù)量的增加,節(jié)約的波長通道數(shù)將接近67%,實現(xiàn)了“多即是少”的奇妙效果。

研究團隊還展示了這一全連接量子互聯(lián)方案在量子糾纏密鑰方面的優(yōu)勢。由于減少了波長通道數(shù),波分組網(wǎng)的硬件開銷得到了簡化,系統(tǒng)的光學(xué)損耗降低,從而提升了量子安全密鑰率。這一成果不僅為量子互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)?;l(fā)展提供了新的解決方案,還為量子安全通信、網(wǎng)絡(luò)化量子傳感和分布式量子計算等顛覆性應(yīng)用提供了重要支撐。

研究團隊表示,量子態(tài)復(fù)用糾纏互聯(lián)方案的提出,為大規(guī)模量子糾纏互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了新的機遇。未來,他們將繼續(xù)致力于提升量子糾纏互聯(lián)的綜合性能,推動量子互聯(lián)與經(jīng)典光通信的共纖融合,并探索量子糾纏互聯(lián)的應(yīng)用示范。

 
 
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