科技日?qǐng)?bào)記者 張夢然

工程師團(tuán)隊(duì)在德國長250公里的電信網(wǎng)絡(luò)上成功發(fā)送了量子信息，這是已知首例利用現(xiàn)有商用電信基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)相干量子通信的報(bào)道。《自然》雜志23日發(fā)表的這一演示案例表明，量子通信能在現(xiàn)實(shí)世界的條件下實(shí)現(xiàn)。

近年來，量子通信領(lǐng)域的進(jìn)展，強(qiáng)調(diào)了光波相干性在構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)中的核心作用。量子網(wǎng)絡(luò)有望實(shí)現(xiàn)安全通信，如備受人們期待的量子互聯(lián)網(wǎng)，就可通過量子密鑰分發(fā)，形成一種理論上安全的通信技術(shù)。而作為量子互聯(lián)網(wǎng)相位架構(gòu)的基礎(chǔ)，光波相干性此前不僅促成了多節(jié)點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò)的首次成功展示，還大幅擴(kuò)展了量子密鑰分發(fā)的應(yīng)用范圍。

然而，基于光相干性的量子網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能否實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，一直存在不確定性。理論上認(rèn)為，光波相干性可擴(kuò)大量子通信范圍。但這種擴(kuò)展需要低溫冷卻系統(tǒng)，如超穩(wěn)定光學(xué)腔和低溫光子探測器這類專門設(shè)備的支持。這種對(duì)專用硬件的特殊需求，給相干量子通信系統(tǒng)的擴(kuò)展帶來了巨大挑戰(zhàn)。

此次，東芝歐洲有限公司的研究人員描述了一種通過光纖實(shí)現(xiàn)量子信息分發(fā)的技術(shù)，該技術(shù)的最大特點(diǎn)就是無需低溫冷卻。并且，他們的新系統(tǒng)利用基于相干性的雙場量子密鑰分發(fā)，這能推進(jìn)安全信息的長距離分發(fā)。

研究人員指出，這個(gè)量子通信網(wǎng)絡(luò)的部署覆蓋了3個(gè)數(shù)據(jù)中心。通信通過一條從法蘭克福到凱爾、全長253.9公里、損耗為56dB的鏈路實(shí)現(xiàn)，其中約五分之三的距離處設(shè)有一個(gè)中繼站。這一部署創(chuàng)造了現(xiàn)實(shí)世界和實(shí)用量子密鑰分發(fā)距離的新紀(jì)錄。

總編輯圈點(diǎn)

這項(xiàng)成就展示了現(xiàn)有電信基礎(chǔ)設(shè)施支持高級(jí)量子通信協(xié)議的潛力。它表明量子通信不再局限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，而是能夠擴(kuò)展到實(shí)際應(yīng)用中。通過利用現(xiàn)有的電信網(wǎng)絡(luò)資源，且無需低溫冷卻系統(tǒng)，可將構(gòu)建大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)的成本和門檻大幅降低，這對(duì)未來量子通信技術(shù)的普及至關(guān)重要。不過，要實(shí)現(xiàn)全球規(guī)模的量子通信網(wǎng)絡(luò)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。如何進(jìn)一步提升距離和效率，仍需持續(xù)的研究和探索。