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cyqdesign

2025-05-27 17:34

非線性光學(xué)技術(shù)讓信息傳輸更靠譜

量子通信被認(rèn)為是未來信息安全的終極解決方案，但科學(xué)家們一直面臨一個(gè)難題：如何讓脆弱的量子信號在傳輸中保持穩(wěn)定？ !FvL2L
最近，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的Kejie Fang團(tuán)隊(duì)在《物理評論快報(bào)》發(fā)表論文，利用一種銦鎵磷納米光子平臺，將非線性光學(xué)技術(shù)效率提升了一萬倍，讓量子通信向?qū)嵱没A段更進(jìn)一步。 8v=t-GJW

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利用非線性和頻產(chǎn)生（SFG）實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)。非線性納米光子平臺極大地減輕了多光子噪聲，并實(shí)現(xiàn)了較高的隱形傳態(tài)保真度。

傳統(tǒng)量子通信依賴線性光學(xué)元件，這類設(shè)備雖然穩(wěn)定，但存在先天缺陷——保真度最高只能達(dá)到33%。這意味著超過三分之二的信息可能在傳輸中丟失或被干擾。而非線性光學(xué)技術(shù)理論上能突破這個(gè)天花板，因?yàn)樗茏尣煌l率的光子發(fā)生交互，生成全新光子，從而過濾掉噪聲信號。
不過，過去幾十年間，非線性光學(xué)系統(tǒng)需要高強(qiáng)度的光源才能工作，而量子通信恰恰依賴單光子級別的微弱信號。這個(gè)矛盾導(dǎo)致相關(guān)研究長期停滯，直到納米光子學(xué)的發(fā)展帶來轉(zhuǎn)機(jī)。
量子通信的核心技術(shù)之一是量子隱形傳態(tài)。通過量子糾纏現(xiàn)象（兩個(gè)光子即使相隔萬里也能實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)），信息可以不經(jīng)過物理信道直接傳遞。聽起來很科幻，但現(xiàn)實(shí)中最大的干擾源是多光子噪聲——大多數(shù)糾纏光源在產(chǎn)生光子對時(shí)，總會不受控地發(fā)射額外光子。