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上海微系统所超导单光子探测器成功应用于城域量子隐形传态实验
2016年09月20日    

  近日,上海微系统所超导实验室尤立星研究团队研制的高性能超导纳米线单光子探测器件SNSPD成功应用于量子隐形传态实验验证,相关结果于9 19 日在英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》(Nature Photonics上在线发表(文章链接:http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2016.179.html )。这项研究由中国科学技术大学潘建伟、张强等人牵头,上海微系统所、清华大学和上海交通大学等研究机构参与,在合肥量子城域通信试验网上首次实现了预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输,为未来可扩展量子网络的构建奠定了坚实基础。 

  量子隐形传态是一种传递量子状态的重要通信方式,是可扩展量子网络和分布式量子计算的基础。在量子隐形传态中,遥远两地的通信双方首先分享一对纠缠粒子,其中一方将待传输量子态的粒子(一般来说与纠缠粒子无关联)和自己手里的纠缠粒子进行贝尔态分辨,然后将分辨的结果告知对方,对方则根据得到的信息进行相应的幺正操作。纠缠态预先分发,独立量子源干涉和前置反馈是量子隐形传态的三个要素。在此之前,国际上还没有任何一个量子隐形传态实验同时满足上述所有要求。中科大潘建伟小组利用上海微系统所研发的超导纳米线单光子探测器SNSPD在合肥量子城域通信网络的30 公里链路上实现了满足上述三要素的量子隐形传态实验。 

  该实验得到审稿人的高度评价,称赞其“极大地推动了量子信息领域的研究significantly advances the field提供了一个符合未来量子通信网络应用的蓝图blueprints for future quantum technologies、以及由于量子隐形传态在众多量子通信方案中扮演的重要角色,这样的首次实验验证将是量子技术发展过程中的重要里程碑a significant milestone《自然·光子学》杂志专门邀请国际量子信息学者Frédéric Grosshans 在同期的新闻视角News and Views栏目撰文评论这项工作“显示了在城域尺度上开展量子隐形传态在技术上具有可行性,毋庸置疑,今后许多有趣的量子信息实验将在此基础上展开。” 

  上海微系统所是中科院超导电子学卓越创新中心的牵头单位,上海微系统所研发的SNSPD器件多项性能指标已经达到了国际领先水平。通过和中科大合作,本年度已经在量子信息领域取得了系列重要应用成果。包括在20公里的光纤线路中实现了超越经典极限的量子指纹识别Physical Review Letters 116, 240502 (2016)】、200平方公里城区测量器件无关量子密钥分发网络Physical Review X 6, 011024 (2016)等等。20167月,上海微系统所等投资成立上海赋同科技有限公司,进一步推动SNSPD的产业化。 

量子隐形传态实验系统鸟瞰图

 

 城市光纤网络实现量子隐形传态新闻报道(CCTV新闻直播间)

 

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