近日，羅切斯特大學(xué)與羅切斯特理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)近期通過兩根光纖將其校園連接，構(gòu)建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性量子通信網(wǎng)絡(luò)。在《Optica Quantum》期刊新發(fā)表的論文中，科學(xué)家們描述了"羅切斯特量子網(wǎng)絡(luò)"(RoQNET)。該網(wǎng)絡(luò)在室溫環(huán)境下利用單光子通過光纖線路傳輸信息，覆蓋距離約11英里（17.7公里），使用光學(xué)波長進(jìn)行量子通信。

量子通信網(wǎng)絡(luò)有望從根本上提升信息傳輸安全性，使信息在傳輸過程中無法被克隆或攔截而不被發(fā)現(xiàn)。量子通信基于量子比特（qubit）實(shí)現(xiàn)，這種量子位可通過原子、超導(dǎo)材料甚至金剛石晶體缺陷等物理方式創(chuàng)建。但對(duì)于長距離量子通信而言，光子（光的單個(gè)粒子）是最理想的量子比特載體。

光子特別適合量子通信的部分原因在于，理論上它們可以通過全球現(xiàn)有的光纖電信網(wǎng)絡(luò)傳輸。未來，量子點(diǎn)或捕獲離子等多種量子比特源將可能被綜合應(yīng)用，因?yàn)椴煌�類型的量子比特在量子�?jì)算或量子傳感領(lǐng)域各有優(yōu)勢(shì)。但光子與現(xiàn)有通信基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性最為突出。

這篇新論文的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中不同類型量子比特間的實(shí)際量子通信。領(lǐng)導(dǎo)羅切斯特大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的光學(xué)物理學(xué)家Nickolas Vamivakas教授表示："這是構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)的重要進(jìn)展，這類網(wǎng)絡(luò)既能保護(hù)通信安全，又能為分布式計(jì)算和成像開辟新路徑。雖然其他團(tuán)隊(duì)也在開發(fā)實(shí)驗(yàn)性量子網(wǎng)絡(luò)，但RoQNET的獨(dú)特之處在于采用集成量子光子芯片生成量子光，并使用固態(tài)量子存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。"

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兩所大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)整合了各自在光學(xué)、量子信息和光子學(xué)領(lǐng)域的專長，開發(fā)出基于光子集成電路的量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前利用光纖進(jìn)行量子通信需要依賴笨重昂貴的超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPDs)，研究團(tuán)隊(duì)希望突破這一技術(shù)瓶頸。

RIT凱特·格里森工程學(xué)院教授Stefan Preble解釋："光子以光速傳播，其廣泛波長范圍使其能與多種量子比特進(jìn)行通信，我們的研究重點(diǎn)是分布式量子糾纏，RoQNET正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。"

研究團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)是將RoQNET與紐約州其他科研機(jī)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，包括布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室、石溪大學(xué)、空軍研究實(shí)驗(yàn)室和紐約大學(xué)等，構(gòu)建更廣泛的量子通信網(wǎng)絡(luò)。

相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1364/OPTICAQ.546774