單光子技術(shù)驅(qū)動量子通信網(wǎng)絡(luò)
近日，羅切斯特大學與羅切斯特理工學院的研究團隊近期通過兩根光纖將其校園連接，構(gòu)建了一個實驗性量子通信網(wǎng)絡(luò)。在《Optica Quantum》期刊新發(fā)表的論文中，科學家們描述了"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），使用光學波長進行量子通信。 KGFmC[
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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）實現(xiàn)，這種量子位可通過原子、超導材料甚至金剛石晶體缺陷等物理方式創(chuàng)建。但對于長距離量子通信而言，光子（光的單個粒子）是最理想的量子比特載體。 |-=^5q5
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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，量子點或捕獲離子等多種量子比特源將可能被綜合應(yīng)用，因為不同類型的量子比特在量子計算或量子傳感領(lǐng)域各有優(yōu)勢。但光子與現(xiàn)有通信基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性最為突出。 89?AcZ.D
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這篇新論文的核心目標是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中不同類型量子比特間的實際量子通信。領(lǐng)導羅切斯特大學研究團隊的光學物理學家Nickolas Vamivakas教授表示："這是構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)的重要進展，這類網(wǎng)絡(luò)既能保護通信安全，又能為分布式計算和成像開辟新路徑。雖然其他團隊也在開發(fā)實驗性量子網(wǎng)絡(luò)，但RoQNET的獨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)量子存儲節(jié)點。" BPwFcT)i!(
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兩所大學的研究團隊整合了各自在光學、量子信息和光子學領(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)。目前利用光纖進行量子通信需要依賴笨重昂貴的超導納米線單光子探測器(SNSPDs)，研究團隊希望突破這一技術(shù)瓶頸。 z'XFwk
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RIT凱特·格里森工程學院教授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行通信，我們的研究重點是分布式量子糾纏，RoQNET正是實現(xiàn)這一目標的實驗平臺。" pd/{yX M
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研究團隊的最終目標是將RoQNET與紐約州其他科研機構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，包括布魯克海文國家實驗室、石溪大學、空軍研究實驗室和紐約大學等，構(gòu)建更廣泛的量子通信網(wǎng)絡(luò)。 I~gU3(
相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1364/OPTICAQ.546774
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