多伦多大学研究团队成功研制 全光子量子中继器关键元件

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据澳大利亚每日航天网站1月30日消息，量子中继器是量子网络的核心设备，而多伦多大学工程系教授Hoi-Kwong Lo及其合作者近期成功研制了全光子量子中继器的一个核心元件原型，这项研究也是实现长距离量子通信的关键步骤。

量子网络是量子信息处理领域一直追寻的目标。量子网络可以实现很多新应用，包括理论化信息安全通信和隐形态传输。当下的互联网并不是专为安全性设计的，黑客入侵和计算机间谍活动是目前极为普遍的问题。

为解决这个问题，科学家们提出了其他传输数据的方法，这些方法利用了量子物理学的关键原理，以提供几乎无法破解的加密手段，而量子密钥分发（QKD）技术是目前最有前景的加密方法。

QKD技术利用了测不准原理，即任何观测都会使量子状态坍缩。因此，任何第三方窃听都会留下明显可检测的痕迹，从而能够在敏感信息丢失之前中止通信。

到目前为止，这种量子通信的安全性已经在小规模系统中得到验证。Lo教授和他的团队正在研究“利用光纤通信解决量子信息远距离传输”的问题，从而为将来的量子网络奠定基础。

光信号通过光纤长距离传输时会衰减，因此需要沿着光纤线路，按规则间隔插入中继设备。这些中继器可以增强并放大信号，有助于远距离传输信息。

但量子信息跟光信号不同，导致现有的量子信息中继器存在很大问题。由于需要在中继器上存储量子状态，这些中继器更容易出错，更难制造，而且通常得在低温下工作，使其更加昂贵。

Lo教授和他的团队提出了不同的方法，他们正致力于研发下一代中继器，称为全光子量子中继器，它将克服或减少标准量子中继器的诸多缺点。Lo教授称，该新型中继设备是全光学的，可以实现时间反转自适应贝尔测量，而且能够在室温下工作。

此外，Lo教授还表示，全光网络是一种很有前途的基础设施形式，可用于未来量子网络所需的快速、节能通信，我们的工作将有助于为未来铺平道路。

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