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)模化發(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)模化發(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。
