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亚博2021最新版网址-南京大学使用光学中继助推移动量子网络构建

作者:亚博2021最新版网址 发布时间:2021-09-15

近日,南京年夜学固体微布局物理国度重点尝试室祝世宁院士团队谢臻达传授、龚彦晓传授课题组在量子信息研究中的最新进展以“Optical-relayedentanglementdistributionusingdronesasmobilenodes”(具有没有人机移动节点光学中继的纠缠分发)为题颁发在物理学旗舰刊物《物理评论快报》(PhysicalReviewLetters,126,020503(2021))上,并入选了“编纂保举”论文。国际三年夜专业科学媒体,美国物理学会的《物理》(Physics),美国《科学新闻》(ScienceNews)和英国《新科学家》(NewScientist)也在文章上线的第一时候颁发评论,对该项进展进行了报导,对其主要意义进行了评价。

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信息系统(不管是经典的仍是量子的)要组织收集必需要依托中继,对中继的要求,一是要消耗小,二是要保真度高。此次由南京年夜学完成的无人机纠缠光子分发尝试光路中初次利用了光学中继以削减消耗,而且将光学中继的节点放到了处在飞翔状况的小型无人机上,在数公斤的载荷限制内实现单光子的高精度跟瞄领受和从头发射,尤如弹无虚发,可以想象尝试的难度之年夜。经由过程光学中继,纠缠光子分发的距离冲破了小型光学系统的衍射限制,在分发距离1千米的环境下测得了2.59±0.11的CHSHS值,证实了这类光学中继高度连结了光子对的纠缠特征,是一种有用的量子链路。该团队客岁曾报导在国际上初次成功实现了基在无人机的纠缠光子分发,该工作颁发在我国出书的国际刊物《NationalScienceReview》(vol7.921(2020))。这一次的进展使得他们执政着构建无人机移动量子信息收集的标的目的上又向前跨出了要害一步。

美国《物理》(Physics)评论文章的标题问题是:“量子无人机组正在起飞(QuantumDronesTakeFlight)”。评论指出:“世界上已有一些团队正在研究无人机通讯系统,而这个团队客岁就实现了单一无人机与两个地面站之间的量子毗连。但为了实现纠缠光子更远距离的传输,必需降服光自己的固有属性—光的衍射带来的损掉,这就要构建光的准直系统。”文中介绍,“该研究团队经由过程采取光学中继的方式解决衍射消耗这一自由空间光量子传输的焦点问题,采取了增添第二架无人机,作为第一架无人机和地面站之间的中继,经由过程中继进程重塑了光子的波前,从而使光子能以更高效力进入地面站上的千里镜。”文章还认为“卫星价钱昂贵并且难以顺应地面上不竭转变的需求”,而“携带光学装备的小型无人机可以供给一种矫捷的解决方案,在量子收集中链接多个用户”,“该工作可以催生基在无人机的量子收集,在城市和农村地域上空实现可重构定位摆设。”

英国的《新科学家》杂志则评价,在这个工作中,人们初次实现了移动节点间自由空间量子链路的搭建,作者援用伦敦帝国理工学院MyungshikKim的评论指出:“将如斯复杂的光学器件集成进移动的无人机,在移动进程中实现量子毗连,这无疑增添了实现难度,这是一项重年夜的手艺前进。”

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瞻望将来,这类光学中继可以用在以无人机构建的量子信息收集中,多台无人机之间经由过程中继互换量子信息,将信息传得更远,散得更广,而且能实现即搭即用的多节点移动量子收集,灵活矫捷。美国《科学新闻》评论认为:“人们可能会经由过程无人机接入量子互联网…未来无人机机群可以协同工作,将纠缠光子发送到各个位置的领受者。英国布里斯托尔年夜学SiddarthJoshi在接管《新科学家》杂志采访时评论“这项成绩标记着迈向量子互联网的主要一步…当你在开车进程中想要连结平安的量子通讯,这些无人机可以在你车后飞来飞去(以连结毗连)。

论文通信作者之一谢臻达暗示,但愿将来“经由过程更高巡航高度的无人机来实现300多千米的单链路毗连,而不受年夜气污染和气候情况引发的光束畸变影响;而更便宜的小型无人机可以实现局域毗连,乃至笼盖行驶中的车辆。所有这些装备都可以链接到卫星和光纤系统实现全球(量子)组网。

这项工作完成触及南京年夜学一个跨学科的团队,很多教员和研究生都介入此中做出了主要进献。博士生刘华颖、田晓慧、范鹏飞,硕士生顾昌晟为论文的配合第一作者,谢臻达、龚彦晓、祝世宁为配合通信作者。该项研究获得了南京年夜学出色打算、江苏省科技厅前沿引领项目、科技部国度重点研发打算、国度天然科学基金等项目标撑持,南智进步前辈光电集成手艺研究院供给了主要的手艺支持。

相干链接:1.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.020503

2.https://physics.aps.org/articles/v14/7