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量子传输新突破:超25公里创最远距离纪录

发布时间:2019-10-09 13:56:32

北京时间17日消息,据国外媒体报道,这也许不会导致《星际迷航》里的量子传输出现,但是据研究人员透露,他们已经在量子传输方面取得新突破。他们借助光纤,把光子量子状态的信息传输到15.5英里(25公里)外的一个晶体“记忆库”,创下了传输距离最远新纪录。

这张图片显示的是用来储存纠缠光子的晶体,它们表现的像是同一个整体的一部分。科学家在借助长度超过15英里(25公里)的光纤传输光子态的过程中,采用的正是这些晶体。

这项研究会对密码系统产生重要影响,使信息传输更安全,例如地球和飞船之间的通讯。美国加利福尼亚州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的微型设备工程师弗朗西斯科-马尔西利是这项研究的联合论文作者,该研究成果发表在《自然光子学》杂志上,它在一项科技进步中采用该现象。以前最长的光纤传输距离是3.7英里(6公里)。这一复杂现象被称之为“量子传输”。他说:“通过这项技术,我们能把一个系统的状态刻到另一个系统上,即使二者相距很远也不例外。利用这一通讯新效果,有助于创建一个本质安全的太空通讯网络,例如无法被侵入的传输渠道。”

马尔西利和科罗拉多州博尔德国家标准和技术研究所(NIST)的同事们研制了能发现单个光粒子,即光子的装置。他说:“要发现单个光子很困难,因此你需要制造一种很灵敏的探测器。喷气推进实验室与国家标准和技术研究所携手合作,我们开发出世界上最灵敏的探测器。在一个纠缠的系统中,每一部分都以一种基本方式与另一个部分相连在一起,这样只要纠缠的系统的一部分有任何风吹草动,整个系统都会受影响。”量子传输并不意味着某人可以立即从纽约抵达旧金山,它似乎更像是科幻小说里描述的一种场景,即一个粒子(光子P)的状态在一个地方被摧毁,但会在两个粒子没有互动的情况下,把它刻在另一个遥远的系统(光子B)上。这个故事的另一个关键环节,是在“鲍勃”处有一个特殊晶体,它相当于一个记忆库,用来储存它的纠缠光子,并充当量子态的接受器。

多亏有了喷气推进实验室与国家标准和技术研究所携手研制的超灵敏探测器,研究人员才能在“爱丽丝”和“鲍勃”之间创下15.5英里(25公里)的最远距离新纪录。瑞士日内瓦大学的菲利克斯-巴希尔斯是这项研究的第一论文作者,他说:“如果没有二者通力合作研制的探测器,我们根本不可能达到这种距离。”量子传输可使新传输系统变得更安全,传输距离更遥远,例如银行账户。这还对预防太空里的通讯渠道被入侵很重要。马尔西利说:“如果你正与火星上的宇航员进行通话,你一定不希望有黑客侵入这个加密渠道,并给他们发送错误信息。”加州理工学院负责为美国宇航局管理喷气推进实验室。

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