我国量子通信研究获国际性突破 规模化应用或提速
19日从中国科大获悉，该校科研人员在国际上首次研制成功高维固态量子存储器，成果发表在最新一期物理学国际权威期刊《物理评论快报》上。
据介绍，中科院量子信息重点实验室李传锋研究组，在固态系统中首次实现对三维量子纠缠态的量子存储，保真度高达99.1%，存储带宽达1千兆赫，存储效率为20%，而且该存储器具有对高达51维的量子态的存储能力。
远程量子纠缠是实现长程量子通信、分布式量子计算及量子精密计量等的核心资源。但由于光子在光纤中随距离指数损耗，量子纠缠分配的距离被限制在百公里量级。理论上可以基于纠缠光子的量子存储及纠缠交换技术构建量子中继，进而建立千公里量级的量子网络。然而受限于光源、存储器及探测器的效率等因素，量子网络预期传输速率非常低。提升传输速率的重要手段有两种，即对量子态进行高维编码，或者使用多模式量子存储器，但研究进展并不如意。
李传锋研究组2012年建立中国首个固态量子存储研究平台，并在国际上率先实现光子偏振态的两维固态量子存储，创造了99.9%的保真度这一世界最高水平。近两年来，他们在国家重大仪器专项支持下，通过优化稀土掺杂晶体样品设计及相关技术，极大地提升了存储器指标，存储带宽由100兆赫提升至1千兆赫，同时存储效率由5%提升至20%。在此基础上，利用光的轨道角动量进行编码，首次研制出窄带高维纠缠光源，然后将此纠缠源存入固态量子存储器中，结果显示三维纠缠态的存储保真度达到99.1%。
研究组进一步分析该量子存储的高维特性，结果表明该存储器可对高达51维的量子态进行有效存储。
李传锋表示，高维轨道角动量存储技术可用于存储器的多模式存储，以提升量子网络的传输速率及未来量子U盘的存储容量。利用多模式存储，这种新颖的量子存储器的存储容量有望超过一百万个量子比特。本成果为固态量子存储器的集成化、规模化应用打下重要基础。
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我国的量子科学通信研究日前取得重大突破，将对量子计算和量子网络技术的发展产生重大影响。3月6日从中国科技大学获悉，中国科学技术大学潘建伟院士及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究小组在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态。
中国将在第一颗卫星工程顺利发射后，进一步开展研究，到2030年建成全球化的量子通信卫星网络。
量子通信具有高效性、安全性，在理论上具有绝对保密性，未来可以应用于对安全性异常重要的金融和公共安全等领域，并且国产化程度高于其他科技行业。(中国新闻网)
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