我国科学家首次实现多模式量子中继
近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子存储和量子中继领域取得重大进展。科研团队利用固态量子存储器和外置纠缠光源，首次实现两个吸收型量子存储器之间的可预报量子纠缠，演示了多模式量子中继，为高速率、大尺度量子网络的建设提供了全新的实现方案。该成果6月2日在国际学术期刊《自然》发表。
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△基于吸收型量子存储器实现量子中继的原理示意图 |
由于单光子在光纤传输中的指数级损耗问题，量子态在光纤中传输的距离被限制在百公里量级。为了建立起全国乃至全球的量子网络，需要采用量子中继方案。其基本思路是把长程纠缠传输的任务分解为多段短距离的基本链路，在基本链路上建立量子存储器之间的可预报纠缠，然后利用纠缠交换技术把量子纠缠扩展至目标距离。
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| △实验装置 |
经过多年攻关，科研团队成功使用吸收型量子存储器演示了量子中继的基本链路。一个基本链路由两个分离的量子节点，以及中间站点贝尔态测量装置组成。每个量子节点中除了“牛郎”“织女”量子存储器之外，还各有一个纠缠光子对。实验中，每个纠缠光子对中的一个光子被量子存储器捕获并存储，每个纠缠光子对的另一个光子通过光纤同时传输至中间站点“鹊桥”进行贝尔态测量，测量的过程就是纠缠建立的过程。
一次成功的贝尔态检验会完成一次成功的纠缠交换操作，使得两个空间分离3.5米的固态量子存储器之间建立起量子纠缠，尽管这两个存储器没有发生任何直接的相互作用。量子中继基本链路的演示实验中实现了4个时间模式的复用，使得纠缠分发的速率提升了4倍，实测的纠缠保真度达到了80.4%。该工作证实了基于吸收型量子存储构建量子中继的可行性，并首次展现了多模式复用在量子中继中的加速作用。
据介绍，该成果为量子中继的发展研究开创了一个可行的方向，为实用化高速量子网络的构建打下基础。（总台央视记者 帅俊全）
责任编辑：刘德宾
中国首次实现上万公里星地量子通信创世界纪录
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星地量子金匙分发实验示意图。（互联网照片） |
（北京21日综合电）一头连接亚洲东部的中国，一头连接非洲大陆最南端的南非，以向中国微纳量子卫星为桥梁，中非联合科学研究团队近期成功实现1.29万多公里距离的洲际量子通讯。
新华社报道，学校科研人员潘建伟、彭承志、廖胜凯与国内外多个科研团队合作，在国际上首次实现量子微纳卫星与小型化、可移动地面站之间的实时星地量子密匙分发，在单次卫星通过期间实现了多达100万比特的安全密匙共享。
他们与南非斯泰伦博斯大学科学研究团队合作，在中国和南非之间相隔1.29万多公里的距离上建立量子密匙，成功将一张中国长城图片和一张南非实验现场图片完成“一次一密”加密，实现跨越南北半球的远程安全传输。
报道说，基于量子金匙分发的量子保密通讯是至今唯一可实现的“资讯理论可证”安全性的通讯方式，将大幅提升现有资讯系统的资讯安全传输水准。经过十几年的努力，使用光纤传输的城域城际量子通讯已发展成熟并初步应用，惟要实现跨洲联洋的全球星远程量子通信，需要借助量子卫星平台。
捕捉宇宙幽灵粒子
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中心探测器内部的有机玻璃球及光电倍增管。（照片截图央视） |
（北京26日综合电）央视报道，在广东江门地下700公尺深处，中国科学家十年磨一剑建设的江门中微子实验大科学装置开始正式运行了，作为捕捉宇宙中的幽灵粒子——中微子。有关实验成为国际上首个运行的超大规模和超高精度中微子专用大科学装置。
根据了解，江门中微子实验探测器位于广东省江门市附近的地下700公尺处，可以探测53公里外台山和阳江核电站产生的中微子，并以前所未有的精度测量它们的能谱。中微子可谓是回溯宇宙过往的时间胶囊，也是探索宇宙未来的一把钥匙。捕捉中微子历史学家困难，它几乎不与任何物质发生反应，瞬间就有上亿中微子穿透人体，但是根本无法察觉。捕捉中微子的关键就是：光电倍增管。
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地下700公尺深的“江门中微子实验”正式启用。（照片截图央视） |
光电倍增管，也被科学家称作“黄金瞳”，它能看到中微子击中闪烁体时发出的微弱荧光，这亮度只是手机屏幕亮度的百亿分之一。
藏在玻璃内部的金属薄膜厚度只有几十纳米，曾是国外严密封锁的核心技术，中国科学家自己摸索，通过千万次的试验，才终于成功打破这一垄断，也让单个光电倍增管的价格降低了一倍以上。
在江门中微子实验里，这样的大大小小的光电倍增管一共有4.5万个，这项关键核心技术的突破，节省成本几亿元。
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