研究人員創(chuàng )建了實(shí)驗用量子通信網(wǎng)絡(luò )

羅切斯特大學(xué)（University of Rochester）和羅切斯特理工學(xué)院（Rochester Institute of Technology）的研究人員最近使用兩根光纖將他們的校園與實(shí)驗性量子通信網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)。

在一篇論文中，科學(xué)家們描述了實(shí)驗性量子通信網(wǎng)絡(luò )，稱(chēng)為羅切斯特量子網(wǎng)絡(luò )或 RoQNET，它使用單光子在室溫下使用光波長(cháng)沿光纖線(xiàn)路傳輸約 11 英里的信息。

量子通信網(wǎng)絡(luò )有可能顯著(zhù)提高信息傳輸的安全性，使消息無(wú)法在不被發(fā)現的情況下被克隆或攔截。盡管量子通信中使用的量子比特可以用原子、超導體甚至金剛石等材料中的缺陷以物理方式創(chuàng )建，但單個(gè)光粒子是長(cháng)距離量子通信的最佳量子比特類(lèi)型。

未來(lái)可能會(huì )使用許多量子比特，因為量子比特源（如量子點(diǎn)或囚禁離子）在量子計算或不同類(lèi)型的量子傳感中的特定應用中都有優(yōu)勢。然而，光子最吸引人，因為它們理論上可以通過(guò)光纖電信線(xiàn)路傳輸。

“這是創(chuàng )建量子網(wǎng)絡(luò )的一步，量子網(wǎng)絡(luò )將保護通信并為分布式計算和成像提供新的方法，”領(lǐng)導羅切斯特大學(xué)工作的 Marie C. Wilson 和 Joseph C. Wilson 光學(xué)物理學(xué)教授 Nickolas Vamivakas 說(shuō)?！半m然其他小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)了實(shí)驗性量子網(wǎng)絡(luò )，但 RoQNET 在使用集成量子光子芯片產(chǎn)生量子光和基于固態(tài)的量子存儲節點(diǎn)方面獨樹(shù)一幟?！?/p>

羅切斯特大學(xué)和 RIT 團隊結合了他們在光學(xué)、量子信息和光子學(xué)方面的專(zhuān)業(yè)知識，開(kāi)發(fā)了可以促進(jìn)量子網(wǎng)絡(luò )的光子集成電路技術(shù)。目前，利用光纖線(xiàn)路進(jìn)行量子通信的努力需要笨重且昂貴的超導納米線(xiàn)單光子探測器 （SNSPD），但研究人員希望消除這一障礙。

“光子以光速移動(dòng)，其寬波長(cháng)范圍使能夠與不同類(lèi)型的量子比特進(jìn)行通信，”RIT 凱特格里森工程學(xué)院教授 Stefan Preble 說(shuō)?！拔覀兊闹攸c(diǎn)是分布式量子糾纏，而 RoQNET 是實(shí)現這一目標的試驗臺?！?/p>

最終，研究人員希望將 RoQNET 量子通信網(wǎng)絡(luò )連接到紐約州的其他研究設施，包括布魯克海文國家實(shí)驗室、石溪大學(xué)、空軍研究實(shí)驗室和紐約大學(xué)。

圖片：耦合到高度非線(xiàn)性晶體和光纖陣列單元的光子芯片。該晶體產(chǎn)生糾纏的可見(jiàn)光電信光子對，這些光子對在氮化硅和硅光子集成電路上進(jìn)行處理，從而形成一個(gè)緊湊的多功能平臺，以連接現有電信基礎設施上的可見(jiàn)訪(fǎng)問(wèn)量子節點(diǎn)。感謝 RIT。