陸開發中繼鏈路爲量子通訊搭鵲橋 提升傳輸速率4倍

科學家們提出量子中繼的思想，即將遠距離傳輸劃分爲多個短距離，中間用量子中繼連接，解決信號衰減問題。圖爲基於吸收型量子存儲器實現量子中繼的原理示意圖。（圖／中國科學技術大學提供）

中國近年來量子通訊技術有長足進步，使用神奇量子糾纏現象進行量子通信，這種跨越空間的量子糾纏現象雖然神奇，但相關研還面臨很多挑戰。最近中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權研究組，在國際上首次發表論文實現多模式複用的量子中繼基本鏈路，其功能如同「鵲橋」，可將量子世界裡天各一方的「牛郎織女」間的通信速率提升4倍。

據《新華視點》報導，近年來，國際科學界夢想着構建全球性的量子通信網，但一大技術難題是量子極易衰減，在光纖中的傳輸距離只有百公里量級。爲此，科學家們提出量子中繼的思想，即將遠距離傳輸劃分爲多個短距離，中間用量子中繼連接，解決信號衰減問題。

中國科學技術大學郭光燦院士團隊一直致力於研究吸收型量子記憶體，經過3年多努力，近期在國際上首次成功使用吸收型量子記憶體，演示了多模式複用的量子中繼基本鏈路。（圖／中國科學技術大學視頻截圖）

研究指出，量子記憶體是量子中繼的核心器件，李傳鋒教授說，「之前大家用的是發射型量子記憶體，要麼一次只能傳輸1個量子，效率低；要麼一次傳輸多個量子，但精確率低。」他們團隊一直致力於研究吸收型量子記憶體，經過3年多努力，近期在國際上首次成功使用吸收型量子記憶體，演示了多模式複用的量子中繼基本鏈路。

報導指出，這種量子記憶體可以一次捕獲並存儲4對糾纏量子，等於獲得了4倍加速的糾纏分發速率，並且經實驗驗證，兩個節點之間的糾纏保真度超過80%。周宗權副教授將這2個分離的量子節點比喻爲「牛郎」和「織女」。在實驗中讓牛郎、織女藉助量子中繼的「鵲橋」，可以在未見面的情況下成功建立糾纏，順利實現了通信。

國際權威學術期刊《自然》於6月2日發表此項研究成果，獲得審稿人給予高度評價稱，「這個工作是對量子中繼器基本鏈路的一個非常直接和清晰的演示……這是一項重要成就，將爲接下來的研究奠定基礎。」

報導表示，這項研究爲建設高速率、大尺度的量子網路，提供了全新的實現方案。李傳鋒說，下一步將致力於提高存儲效率和糾纏光源品質，努力實現超越光纖傳輸的實用化量子中繼器。