我國科學家研究自由空間遠距離量子通信獲重要進展

　　新華社合肥12月27日電 記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校教授潘建偉、彭承志、張強等人與清華大學王向斌教授、中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所尤立星研究員等人合作，近日實現(xiàn)了基于遠距離自由空間信道的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)實驗，開啟了在自由空間實現(xiàn)遠距離復雜量子信息處理任務(wù)的可能。

　　近年來，量子通信技術(shù)快速發(fā)展，但由于光纖存在固有損耗，量子信號又不能像經(jīng)典通信信號那樣被放大，制約著遠程量子通信的實現(xiàn)。在外太空的自由空間信道，光信號損耗非常小，通過衛(wèi)星的輔助可以大大擴展量子通信距離。隨著我國“墨子號”量子衛(wèi)星發(fā)射，衛(wèi)星平臺和地面光纖網(wǎng)相結(jié)合的量子通信技術(shù)方案已見雛形，但還存在大氣湍流中如何實現(xiàn)量子干涉等重大技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　近期，潘建偉等人組成的科研團隊開發(fā)出一種能抵抗強湍流能力的自適應(yīng)光學系統(tǒng)，使雙鏈路總信道效率提升了約4倍到10倍。并通過測量脈沖到達時間實時反饋，得到32皮秒的獨立時鐘同步精度；用新技術(shù)方案使干涉光的頻率差小于10兆赫，從而實現(xiàn)遠距離獨立激光器之間的鎖頻。

　　得益于這些技術(shù)突破，潘建偉科研團隊利用王向斌教授的四強度優(yōu)化協(xié)議，最終在城市大氣信道中實現(xiàn)了自由空間信道的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)實驗，通信雙方的距離達到19.2公里，意味著向?qū)崿F(xiàn)基于衛(wèi)星的遠程量子通信邁出堅實一步。也為在自由空間進行量子干涉的相關(guān)實驗開辟了道路，比如研究量子中繼器、量子網(wǎng)絡(luò)，以及在大空間尺度中探索量子力學與廣義相對論融合等科學問題。

　　國際知名學術(shù)期刊《物理評論快報》日前發(fā)表了這項研究成果。