作者:秦志伟 来源: 中国科学报 发布时间:2021-1-21
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量子信息网络借无人机“搭桥”

 

本报讯(记者秦志伟)近日,南京大学固体微结构物理国家重点实验室祝世宁院士团队的谢臻达和龚彦晓教授课题组在《物理评论快报》上发表最新研究成果称,该团队将光学中继节点搭载于无人机平台,并完成了首例移动节点间的自由空间通信链路搭建与光学中继量子纠缠分发,在构建无人机移动量子信息网络的方向上又迈出了关键一步。

无论是经典的信息系统还是量子的信息系统,构造网络必须依靠中继,要求中继损耗小、保真度高。相比传统光纤网络,自由空间网络受益于低传输损耗,是未来构建全球化信息网络的有力手段。然而,自由空间光传输却会面临衍射损耗的挑战,随着光的传播,其波前会不断扩散。当波前尺寸大于望远镜的孔径,光收集效率就会降低。想实现纠缠光子更远距离的传输,必须克服光的衍射带来的损失。相比增大望远镜口径,利用光学中继构建光的准直系统重塑波前是一种更为廉价和灵活的方式。

2020年,该团队在国际上首次成功实现了基于无人机的纠缠光子分发,研究成果发表于《国家科学评论》。此次他们首次使用光学中继以减少损耗,并将光学中继的节点放到了处于飞行状态的小型无人机上,在数千克的载荷限制内实现单光子的高精度跟瞄接收和重新发射,犹如百步穿杨。

论文通讯作者之一龚彦晓介绍,通过光学中继,纠缠光子分发的距离突破了小型光学系统的衍射限制,证明了这种光学中继高度保持了光子对的纠缠特性,是一种有效的量子链路。这种光学中继可以用在以无人机构建的量子信息网络中,多台无人机之间通过中继交换量子信息,将信息传得更远、散得更广,并且能实现即搭即用的多节点移动量子网络,机动灵活。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.020503

《中国科学报》 (2021-01-21 第1版 要闻)
 
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