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量子技术重大突破!

15-03-03 23:15 2347次浏览
牛强
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来源:中国科学技术大学 发布时间:2015年03月03日

中国科学技术大学潘建伟院士及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究小组在国际上首次成功
中国科学技术大学潘建伟院士及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究小组在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态。2月26日,国际权威学术期刊《自然》杂志以封面标题的形式发表了这一最新研究成果。这是自1997年国际上首次实现单一自由度量子隐形传态以来,科学家们经过18年努力在量子信息实验研究领域取得的又一重大突破,为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定了坚实的基础。

对单光子自旋和轨道角动量的量子隐形传态过程的图片展示:

具有轨道角动量的光子以螺旋线向前传输;光子携带的自旋角动量由箭头表示。

量子隐形传态在概念上非常类似于科幻小说中的“星际旅行”,可以利用量子纠缠把量子态传输到遥远地点,而无需传输载体本身。量子隐形传态作为量子信息处理的基本单元,在量子通信和量子计算网络中发挥着至关重要的作用。1997年,国际上首次报道了单一自由度量子隐形传态的实验验证,该工作随后与伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等影响世界的重大科技成果一起入选了《自然》杂志“百年物理学21篇经典论文”。

此后,作为国际学术界量子信息实验领域的重要研究热点,量子隐形传态又先后在包括如冷原子、离子阱、超导、量子点和金刚石色芯等诸多物理系统中得以实现。然而,以往所有的实验实现都存在着一个根本的局限,即只能传输单个自由度的量子状态,而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质,即使是一个最简单的基本粒子,如单光子,它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等等。多自由度的量子隐形传态作为发展可拓展量子计算和量子网络技术的必经途径,成为近二十年来量子信息基础研究领域的一个巨大挑战。

在中科院、教育部、科技部和基金委等有关科教主管部门的大力支持下,潘建伟小组面对挑战,选取单光子自旋和轨道角动量作为研究对象,创造性地发展了多项新颖的多粒子多自由度的纠缠操纵技术,巧妙地设计了利用单光子非破坏测量技术实现自旋和轨道角动量多自由度贝尔态测量的新方案。经过多年艰苦努力,研究人员成功制备了国际上最高亮度的自旋-轨道角动量超纠缠源、高效率的轨道角动量测量器件,突破了以往国际上只能操纵两光子轨道角动量的局限,搭建了6光子11量子比特的自旋-轨道角动量纠缠实验平台,成功实现了多自由度量子体系的隐形传态。

该实验成果得到了《自然》杂志审稿人的高度评价,他们一致称赞该工作“绝对新颖、重要,处于当前量子光学和量子信息领域的最前沿,可以认为是一个伟大的成就”、“在1997年单个自由度量子隐形传态实验实现的18年之后,这个工作从基本概念上将量子隐形传态提升到了一个新的水平”、“非常有趣,意义重大,且具有极其苛刻的技术难度”。由于该成果的重要性,《自然》杂志专门邀请国际知名量子光学专家Wolfgang Tittel教授在同期的“新闻视角”(News and Views)栏目撰文评论:“该实验实现为理解和展示量子物理的一个最深远和最令人费解的预言迈出了重要的一步,并可以作为未来量子网络的一个强大的基本单元”。该论文发表后,第一时间受到了美国《科学新闻》(Science News)和欧洲物理学会新闻网站Physics World等多家国际媒体的报道,称“该工作不仅为提升量子力学基础问题的理解迈进了关键一步,也将在未来量子计算机的研制中扮演重要角色
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15-05-12 09:24

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是一个非常好的概念,但是产业化可能还早。这样的话波动性会很大
bobgao117

15-05-11 22:50

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@牛强 
请楼主持续点评!叩谢
牛强

15-05-10 23:33

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25元时候推荐,最高到了38元,涨幅超过50%,目前回落。仍然可以继续关注,未来还会再创新高
高树利剑

15-03-08 11:02

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好票
牛强

15-03-03 23:56

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之前只是炒了个前奏。如之前的4G概念,这几年炒了多少轮了。还是要看产业发展的节拍而逐步展开。量子通讯现在还没有普及,但是未来还是有前途的。
牛强

15-03-03 23:29

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评价如此之高!!
  -----------该实验成果得到了《自然》杂志审稿人的高度评价,他们一致称赞该工作“绝对新颖、重要,处于当前量子光学和量子信息领域的最前沿,可以认为是一个伟大的成就”、“在1997年单个自由度量子隐形传态实验实现的18年之后,这个工作从基本概念上将量子隐形传态提升到了一个新的水平”、“非常有趣,意义重大,且具有极其苛刻的技术难度”。由于该成果的重要性,《自然》杂志专门邀请国际知名量子光学专家Wolfgang Tittel教授在同期的“新闻视角”(News and Views)栏目撰文评论:“该实验实现为理解和展示量子物理的一个最深远和最令人费解的预言迈出了重要的一步,并可以作为未来量子网络的一个强大的基本单元”。该论文发表后,第一时间受到了美国《科学新闻》(Science News)和欧洲物理学会新闻网站Physics World等多家国际媒体的报道,称“该工作不仅为提升量子力学基础问题的理解迈进了关键一步,也将在未来量子计算机的研制中扮演重要角色
牛强

15-03-03 23:23

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科技日报(记者吴长锋 通讯员杨保国)
  我国科学家在国际上首次实现了光子轨道角动量纠缠的量子存储,进一步证明了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的可行性。该研究成果近日发表在国际物理学权威期刊《物理评论快报》上。
   
这是中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室史保森小组在高维量子中继研究方向取得的重要进展。
   
光子的轨道角动量产生于电磁波螺旋前进的波前,可以构成一个无限维的编码空间。将光子编码在轨道角动量空间,可以大幅度增加光子的信息携带量。此外,利用光子的高维编码态还可以提高量子密钥传输的安全性,实现二维编码态无法完成的量子信息协议,并进行量子力学基本问题的研究。而要实现大信息量、长距离的量子信息传输,必须借助量子中继器,而量子存储单元是构成量子中继器的核心,因此必须首先实现高维量子纠缠的存储。
  
 史保森教授和博士生丁冬生等继2013年在国际上首次实现携带轨道角动量的单光子存储后,最近他们又在该研究方向取得重要进展,首次实现了光子轨道角动量纠缠在两个存储单元之间的存储。他们利用两个磁光阱制备了两个冷原子团,在其中一个冷原子团制备了单光子与原子系综之间的纠缠,然后将该光子存储在另一个冷原子团中,从而实现了轨道角动量纠缠在两个原子系综之间的存储。
   
为了检验纠缠特性,他们利用量子层析技术重构了存储纠缠态的密度矩阵。通过对比存储前后双光子干涉可视度和计算存储保真度等,来检验存储过程对纠缠程度的影响。实验结果表明,轨道角动量纠缠可以被高保真地存储。
牛强

15-03-03 23:20

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【中国青年报】3 月3日报道:
  中国科大首次实现光子轨道角动量纠缠的量子存储 2015-03-03 (记者王磊 通讯员杨保国)

  记者从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室史保森小组在高维量子中继研究方向取得重要进展,在国际上首次实现了光子轨道角动量纠缠的量子存储,进一步证明了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的可行性。该研究成果近日发表在国际物理学权威期刊《物理评论快报》上。
   
要实现大信息量、长距离的量子信息传输,必须借助于量子中继器,而量子存储单元是构成量子中继器的核心,因此必须首先实现高维量子纠缠的存储。尽管人们已成功实现了携带轨道角动量信息的单光子存储,但到目前为止有关轨道角动量纠缠存储方面的研究仍然是一片空白。
   
近年来,史保森教授和博士生丁冬生等一直致力于携带轨道角动量光子的存储研究。继2013年在国际上首次实现携带轨道角动量的单光子存储后,最近他们又在该研究方向取得重要进展,首次实现了光子轨道角动量纠缠在两个存储单元之间的存储。他们利用两个磁光阱制备了两个冷原子团,在其中一个冷原子团制备了单光子与原子系综之间的纠缠,然后将该光子存储在另一个冷原子团中,从而实现了轨道角动量纠缠在两个原子系综之间的存储。
   
为了检验纠缠特性,他们利用量子层析技术重构了存储纠缠态的密度矩阵,通过对比存储前后双光子干涉可视度和计算存储保真度等,来检验存储过程对纠缠程度的影响。实验结果表明,轨道角动量纠缠可以被高保真地存储。
  
 专家称,这项工作对实现高维量子中继和远距离大信息量量子信息传输具有重要意义。
 
《中国青年报》(2015年0月3日 7 版)
牛强

15-03-03 23:18

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--以下内容转自中科大官网2月2日报道:
  2014年中国/世界十大科技进展新闻于2015年1月31日晚间在北京揭晓。我校潘建伟教授团队“量子通信安全传输创世界纪录”入选2014年中国十大科技进展新闻。至此,我校先后有14项成果分别入选12个年度中国/世界十大科技进展新闻。 
 
量子密钥分发为安全信息加密提供了一个理论上绝对安全的解决方案。然而,若要实现实用化的量子保密通信,则需要解决由于现实器件不完美而带来的两大漏洞,即光源漏洞和探测器漏洞。潘建伟团队于2006年利用清华大学王向斌等人提出的诱骗态方法在实验上解决了光源漏洞。2013年,潘建伟团队在国际上首次实验实现了测量器件无关的量子密钥分发,完美解决了所有针对探测器的攻击,被美国物理学会《物理》杂志(Physics)选为2013年度国际物理学领域的十一项重大进展。2014年,潘建伟团队与中科院上海微系统所和清华大学合作,结合诱骗态方法和测量器件无关协议,将安全距离突破至200公里,并选取了合肥市量子通信网的3个节点进行了现场验证,创下了新的世界纪录。 
 
该工作被《物理评论快报》审稿人评论为“实用量子密钥分发的重要里程碑(a significant landmark for practical qkd)”和“物理和技术上的重大进展(important achievement overall in the physics and technology)”,并被《物理评论快报》选为“编辑推荐(Editors’ Suggestion)”论文,欧洲物理学会下属网站《物理世界》(Physics World)也以“安全的量子通信传输到远距离(Secure quantum communications go the distance)”为题,对其进行了报道。 
 
潘建伟团队在基于光纤的城域、城际量子保密通信方面开展的这一系列前瞻性研究,为未来广域量子通信提供了坚实的技术支持,也标志着我国量子保密通信领域持续保持着国际领先地位。 
 
入选2014年中国十大科技进展新闻的还有:探月工程三期再入返回飞行试验获圆满成功、4500米级深海遥控作业型潜水器海试成功、甲烷高效转化研究获重大突破、超级稻亩产首破千公斤、能量最高质子回旋加速器首次出束、首次获人源葡萄糖转运蛋白结构、光通信技术取得新突破、首次揭示阿尔茨海默氏症致病蛋白三维结构、首套30米分辨率全球地表覆盖遥感制图数据集成功研制并捐赠联合国。 
 
中国/世界十大科技进展新闻是在院士、科技人员、科技新闻工作者推荐候选新闻的基础上,由中国科学院院士、中国工程院院士投票评选产生的。该项年度评选活动至今已举办了21次,评选结果经新闻媒体报道后,在社会上产生了广泛的影响,使社会公众进一步了解了国内外科技发展动向,对宣传、普及科学技术起到了积极的作用。
牛强

15-03-03 23:15

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浙江东方:公司49%参股的浙江国贸东方投资管理公司旗下东方资本(规模5.7亿,公司出资1.5亿)与中科大量子通信技术团队达成意向,出资了4000万参股在浙江省杭州市海创园内设立“浙江神州东方量子网络技术有限公司”。该公司作为浙江省首家量子通信产业化平台,将由国贸东方投资管理公司联合中科大量子物理和量子信息技术团队等组建,主要从事浙江省内量子保密通信固网建设和运营业务。
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