科技日報北京11月23日電 (記者聶翠蓉)《自然》雜志在線(xiàn)版22日刊登了量子通訊研究的一項里程碑式成果：西班牙光子科學(xué)研究所(ICFO)科學(xué)家用兩種完全不同的量子節點(diǎn)，建立了一種混合型量子通信網(wǎng)絡(luò )，并在兩個(gè)節點(diǎn)間成功實(shí)現了光量子通信。新研究首次證明，不同量子節點(diǎn)組成的混合型量子網(wǎng)絡(luò )，能像相同量子節點(diǎn)間一樣進(jìn)行可靠的量子信息傳送。
最近幾年，量子信息網(wǎng)絡(luò )逐漸發(fā)展成為一項顛覆性技術(shù)，代表了一種完全不同于以往的信息處理和交流方式。在傳統信息網(wǎng)絡(luò )中，信息用“0”和“1”編輯，處理信息的節點(diǎn)是電路和芯片，信息載體是光脈沖。而量子信息網(wǎng)絡(luò )用粒子糾纏形成的量子位來(lái)處理和儲存量子信息，其節點(diǎn)通常由冷原子氣體或摻雜性固體等不同物質(zhì)系統組成，節點(diǎn)間信息傳遞的載體是單光子。
在多年的研究中，科學(xué)家們對單光子載體的完美表現已經(jīng)達成共識，但量子節點(diǎn)到底使用哪種物質(zhì)才能讓系統性能更佳，仍無(wú)法確定。于是有人提出，集兩者之所長(cháng)，用不同節點(diǎn)組建一種混合型量子網(wǎng)絡(luò )。但作為信息載體的單光子需要不斷變換其波長(cháng)和帶寬，才能與不同節點(diǎn)完美對接信息，這種必要條件成為混合型量子網(wǎng)絡(luò )研發(fā)中的重大挑戰。
ICFO物理學(xué)家休斯·瑞德曼特帶領(lǐng)同事克服了這一挑戰。在他們創(chuàng )建的混合型量子網(wǎng)絡(luò )中，激光制冷銣原子云作為發(fā)出信息的量子節點(diǎn)，摻雜鐠離子的晶體作為接收信息的量子節點(diǎn)，單光子能隨時(shí)轉換波長(cháng)，其在傳遞信息中的波長(cháng)甚至能轉換成與現有C波段通信系統兼容的1552納米。研究團隊還在兩個(gè)實(shí)驗室間對該網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了驗證，結果單光子載體在2.5微秒內成功將1個(gè)量子位的信息從銣原子云節點(diǎn)傳送到另一個(gè)量子節點(diǎn)。
瑞德曼特表示，新研究是混合型量子網(wǎng)絡(luò )里程碑式的突破，其還能與現有通信網(wǎng)絡(luò )兼容，距離未來(lái)應用已為時(shí)不遠。
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