助力量子通信發(fā)展 我國研制出百毫秒級高效量子存儲器

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉和包小輝等采用冷原子系綜，在國際上首次研制出百毫秒級高效量子存儲器，為遠(yuǎn)距離量子中繼系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該成果日前發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》上。這為我國量子通信進(jìn)一步發(fā)展提供助力，量子通信發(fā)展有望提速。

所謂量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，量子通信這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，并向?qū)嵱没l(fā)展，主要涉及的領(lǐng)域包括：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等。量子通信具有高效率和絕對安全等特點(diǎn)，是目前國際量子物理和信息科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

近年來，網(wǎng)絡(luò)安全問題一直頗受世界關(guān)注，各種網(wǎng)絡(luò)安全事件頻出。隨著“棱鏡門”等事件的發(fā)展和全球政治形勢的變化，信息安全引起世界各國重視。量子通信系統(tǒng)的問世，解決了未來量子計(jì)算時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)安全問題。而在量子保密通信應(yīng)用領(lǐng)域，我國走在了世界前列。

2012年，中國科學(xué)家、中科大教授潘建偉等人在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)百公里量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)，研發(fā)出毫秒級的高效量子存儲器，為發(fā)射全球首顆“量子通訊衛(wèi)星”奠定技術(shù)基礎(chǔ)。2016年8月16日，由我國科學(xué)家自主研制的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空，將在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信。

然而，2012年研發(fā)的存儲器其存儲時(shí)間仍與遠(yuǎn)距離量子中繼的實(shí)際需求相距較遠(yuǎn)。近年來，潘建偉團(tuán)隊(duì)發(fā)展了三維光晶格限制原子運(yùn)動等多項(xiàng)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)技術(shù)，使得原子運(yùn)動導(dǎo)致的退相干得到大幅抑制，并最終成功實(shí)現(xiàn)了存儲壽命達(dá)到0.22秒、讀出效率達(dá)到76%的高性能量子存儲器。此次，潘建偉團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了百毫秒級高效量子存儲器，進(jìn)一步提升存儲時(shí)間，將有助于推動我國量子通信進(jìn)一步發(fā)展。