基于量子中继的量子通信网络技术取得重大突破智能制造工程专业在社会发展中的新角色探索
近日，我在研究中发现，我们国家在量子通信网络技术的发展上取得了显著进展。首次实现的是两个相距50公里光纤两端的量子存储器之间的量子纠缠。这项工作是中国科学技术大学、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科学家的共同努力。他们运用高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换以及远程单光子精密干涉等先进技术，成功地将这两个位于不同位置的量子的存储器进行了连接，为建立基于量子的长距离传输奠定了基础。
目前，为了实现广泛覆盖的地面安全通信，大多数人依赖于卫星来利用自由空间信道，再通过地面上的光纤网络来完成城域和城际覆盖。但由于光信号在传输过程中的衰减问题，这限制了点对点的地面安全通信距离，只能达到几十公里级别。此前尝试通过分段传输和使用量子中继来克服这一挑战，但实际效果并不理想。
为了解决这一问题，我们采用了一种环形腔增强技术，以提高单个光子的与原子的耦合效率，并且优化了光路的传输效率，从而大幅提升了原有的实验结果。我们还开发了一种自主研发的周期极化铌酸锂波导，将原本用于存储器中的红外波长（795 nm）转换成了更适合通信用的波长（1342 nm）。经过50公里的测试后，只有百分之三的信号衰减，而之前同样的条件下会导致几乎完全消失，因此我们的方法提高到了16倍。
最后，我们设计并实施了一种双重相位锁定方案，使得远程单个光子的干涉成为可能，并且成功控制了因50公里光纤引起的大部分误差，仅剩下50纳米左右的问题。在整合这些新技巧之后，我们不仅实现了经由50公里电线交换机间双节点纠缠，而且还展示了一次22公里以外场地面的双节点纠缷。这一成果已经获得美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》以及英国《新科学家》的高度关注，他们认为这项工作推动了解决构建真正可行性的关键一步。