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中新网南京1月20日电 (佘静 申冉)高速行驶的车辆背后随时有无人机提供平安的量子 *** 信号。这一幕可能出现在科幻片中的画面,或在不久的未来变为现实。

克日,南京大学固体微结构物理国家重点实验室祝世宁院士团队谢臻达教授、龚彦晓教授课题组在量子信息研究中的最新希望以“ Optical-relayed entanglement distribution using drones as mobile nodes”(基于无人机移动节点的光学中继纠缠分发)为题揭晓在物理学旗舰刊物《物理谈论快报》(Physical Review Letters,126,020503(2021))上,该研究以无人机为移动光学中继进一步助推了移动量子 *** 构建。

英国的《新科学家》杂志对该项研究也持高度关注,并揭晓文章谈论。 被采访人供图

信息系统(无论是经典的照样量子的)要组织 *** 必须要依赖中继,对中继的要求,一是要消耗小,二是要保真度高。

此次由南京大学完成的无人机纠缠光子分发实验光路中就首次使用了光学中继以削减消耗,而且创新地将光学中继的节点放到了处于航行状态的小型无人机上,在数千克的载荷限制内实现单光子的高精度跟瞄吸收和重新发射,尤如弹无虚发,可以想象实验的难度之大。

通过光学中继,纠缠光子分发的距离突破了小型光学系统的衍射限制,在分发距离1千米的情况下测得了2.59±0.11的CHSHS值,证明了这种光学中继高度保持了光子对的纠缠特征,是一种有用的量子链路。

此次希望使得整个研究在构建无人机移动量子信息 *** 的方向上又向前跨出了要害一步。

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南京大学团队以多台无人机之间通过中继交流量子信息,能实现即搭即用的多节点移动量子 *** 。 被采访人供图

美国《物理》(Physics)谈论文章先容:“该研究团队通过接纳光学中继的方式解决衍射消耗这一自由空间光量子传输的核心问题,增添第二架无人机作为第一架无人机和地面站之间的光学中继,通过中继历程重塑了光子的波前,从而使光子能以更高效率进入地面站上的望远镜。”

文章还以为“卫星价格昂贵而且难以顺应地面上不停转变的需求”,“携带光学装备的小型无人机可以提供一种天真的解决方案,在量子 *** 中链接多个用户”,“该事情可以催生基于无人机的量子 *** ,在都会和农村地区上空实现可重构定位部署。”

英国的《新科学家》杂志对该项研究也持高度关注,以为在这个事情中,人们首次实现了移动节点间自由空间量子链路的搭建,并援引伦敦帝国理工学院Myungshik Kim的谈论指出:“将如此庞大的光学器件集成进移动的无人机,在移动历程中实现量子毗邻,这无疑增添了实现难度,这是一项重大的手艺进步。”

展望未来,这种光学中继可以用在以无人机构建的量子信息 *** 中,多台无人机之间通过中继交流量子信息,将信息传得更远,散得更广,而且能实现即搭即用的多节点移动量子 *** ,机动天真。

正如英国布里斯托尔大学Siddarth Joshi在接受《新科学家》杂志采访时设想的,“这项成就标志着人类迈向量子互联网的主要一步……当你在开车历程中想要保持平安的量子通讯,这些无人机可以在你车后飞来飞去(以保持毗邻)。”

谢臻达期待,未来“通过更高巡航高度的无人机来实现距离300多公里的单链路毗邻,而不受大气污染和天气环境引起的光束畸变影响;而更廉价的小型无人机可以实现局域毗邻,甚至笼罩行驶中的车辆。所有这些装备都可以链接到卫星和光纤系统实现全球(量子)组网。”

南京大学跨学科团队的博士生刘华颖、田晓慧、范鹏飞,硕士生顾昌晟为论文的配合第一作者,谢臻达、龚彦晓、祝世宁为配合通讯作者。该项研究得到了南京大学卓越设计、江苏省科技厅前沿引领项目、科技部国家重点研发设计、国家自然科学基金等项目的支持,南智先进光电集成手艺研究院提供了主要的手艺支持。(完)

(责任编辑:李显杰 )
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