量子中继技术在家居智能语音控制系统上的应用引领社会通信革命新风潮
近日，我在研究中取得了重大突破，实现了基于量子中继的量子通信网络技术，在此过程中，我首次成功将相距50公里光纤的两个量子存储器纠缠起来。我的团队包括中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所等单位的科学家们，我们通过高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术，克服了长距离传输中的衰减问题，为构建基于量子的网络奠定了坚实基础。
目前，上述成果主要是通过卫星实现自由空间信道来实现广域大尺度覆盖，再利用光纤网络进行城域及城际的地面覆盖。但由于光信号在传输过程中的指数衰减问题，使得点对点的地面安全通信距离仅限于百公里级别。我和我的团队尝试采用分段传输，并通过量子中继技术进行级联传输，但之前的实验只能达到几十公里。
为了解决这一难题，我们采用环形腔增强技术提高了单个原子的耦合率，并优化了光路效率，将原有的亮度提升了一倍。此外，我们还自主研发周期极化铌酸锂波导，将存储器的波长从近红外调整到更适用于通信的波段，这样经过50公里的光纤后，只有少数三分之一的能量被消耗掉，而之前同样的距离下，能量会损失至百亿亿分之三，这是一个巨大的提升；我们设计并实施双重相位锁定方案，使得远程单个粒子的干涉变得可能，从而控制好经由50公里电线引起的一些小差异。最终，我们成功地将这项技术整合到实际应用中，完成了两端之间经过50公里电线所需时间内保持连接状态，以及演示如何维持22公里以外场景下的连续联系。这一成果激起了包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》和英国《新科学家》的广泛关注，被认为是推动我们向着实现真正意义上的“互联网”迈出了一大步。
