最近,中国科学技术大学教授潘建伟还有他的团队给可扩展量子网络研究带来了大突破。他们把各相关机构的研究人员叫在一起,先给世界搭建了可扩展量子中继的基本模块,这一下,远距离量子网络成为了可能。他们还实现了单原子节点间远距离高保真纠缠,并用这个技术把器件无关量子密钥分发传输距离推进到100公里,这是给这个技术的实用化进程添砖加瓦了。这两个成果最近被发表在国际学术期刊《自然》和《科学》上。这个突破给我国在量子通信和量子网络领域又立了一块里程碑,证明我国现在在这个领域的领先地位。潘建伟教授他们在1998年就给世界展示过量子纠缠连接技术。后来大家一直在研究进步着,但是一直没能解决一个大问题:纠缠的寿命短得让人难受,几乎赶不上产生纠缠所需的时间。这次,中国科学技术大学研究团队发展出长寿命囚禁离子量子存储器、高效率离子-光子通信接口还有高保真度单光子纠缠协议,让纠缠寿命达到了550毫秒,比建立纠缠需要的450毫秒还要长。这么一来,他们成功构建了可扩展量子中继的基本模块,远距离量子网络变得容易多了。 这种远距离高保真纠缠有很多好处,比如可以提高量子保密通信的安全性。以前需要精确标定器件参数才能保证安全传输的需求就被打破了,器件无关量子密钥分发成为了现实可能。通过这个技术团队又进一步实现了两个铷原子间的远距离高保真纠缠。他们给最长100公里的光纤链路打了电话:原子节点间远程纠缠保真度保持在90%以上呢!这个结果比之前国际同类实验结果都要好呢。基于这一点,他们还在城域尺度光纤链路上给设备无关量子密钥分发进行了一次演示:在11公里光纤链路上完成了安全性分析和严格证明,传输距离提升了3000倍呢!在100公里光纤链路上展示了密钥生成可行性这个结果也是两数量级提升。 怎么理解量子中继呢?假设你手里有一对骰子紧紧纠缠着点数总和始终为7,你把它们分别送到北京和上海,这时候你在自己的骰子上显示出6点时对方那只骰子已经变成了1点,这就叫做“诡异互动”。但是这种纠缠很脆弱还跑不了多久就消失了怎么办?科学家们想出一个办法来分段纠缠然后连接起来就像在交通路线上设立加油站一样把“加油站”安装在济南、南京等城市中实现接力跑从北京跑到上海完成任务完成使命。