潘建伟团队实现50公里远的量子存储器纠缠

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量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学

(原标题:潘建伟团队实现50公里远的量子存储器纠缠,超纪录37倍)

墨子号”去年8月16日升空,在太空中已经运行了好几个月,她最近传来了令人振奋的好消息——将量子纠缠分

澎湃新闻记者 虞涵棋

量子纠缠 "量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此

量子是物理学中不可再分的基本单元,比如,光子就是量子性的,不存在“半个光子”的说法。在这个微观世界里,科学家们发现了许多奇妙的特性,量子通信、量子计算等概念基于此发展起来。

2016年1月,获国家自然科学奖一等奖。作为多光子纠缠及干涉度量项目第一完成人,潘建伟因45岁的年龄

量子纠缠就是其一,爱因斯坦称之为“鬼魅般的远距作用”。处于纠缠态的两个量子不论相距多远都存在一种关联,其中一个量子状态发生改变(比如人们对其进行测量),另一个的状态会瞬时发生相应改变,仿佛“心灵感应”。

1、嫦娥三号登陆月球、神舟十号飞船和天宫一号交会对接 “嫦娥三号”携带的“玉兔”月球车在月球开始工作

虽然理论上是这样,但如果要建成大规模的量子互联网络,保证两个遥远的节点保持这样精妙的纠缠态,仍存在许多技术上的挑战。

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自上个世纪70年代以来,物理学家们开始尝试远距离量子纠缠分发,即把处于纠缠态的光子分发到两处。

民国时期的主币是银币,主要分开国纪念币(又称孙小头)、袁大头和船洋几种,主币都多如牛毛。之前有大清铜币上百万元,最近又冒出民国双旗铜币上百万元。那么,2017双旗币值多少钱呢?双旗币价值分析:1911年辛亥革命胜利后,清帝退位,中华民国成立。中国民主主义革命的先驱者孙中山就任中华民国临时大总统,并在颁布的“临时大总统令”中提出要“另刊新模,鼓铸纪念币”,随后武昌和南京两处造币厂率先铸行了“中华民国开国纪念币”这就是“中华民国开国纪念币”的由来。双旗币最新价格无庸置疑,“中华民国开国纪念币”。根据钱币收藏界的一般共识,对一种钱币,应该把可以明确币名或显示钱币最主要特征的一面称为“面”,而把其相对

早在2005年,潘建伟团队就在合肥大蜀山实现了13公里的量子纠缠分发。2012年,该团队又在青海湖实现了首个超过102公里的量子纠缠分发实验。2017年,利用世界首颗量子通信实验卫星“墨子号”,他们创下了世界量子纠缠分发距离的纪录,达到1200千米。

临时停车把后备箱打开有时可以逃避罚单  前段段时间,车主周先生开车到市区,就为了下车到附近的商城买点东西,顺便将车停在路边了,没有停到收费的停车位。没想到的是,开车时发现车子被贴了条,郁闷的是,前面几辆车停更长,却没有被贴罚单。一天车主驾车去办事,结果就为了尿尿,图一时方便就直接将车停在路边。因为路边也停着其他几辆汽车,总共几分钟,怎么可能有问题。但是等他一回来,才发现自己的车已经被交警贴罚单了,但是同样停在路边的其他车却没有罚单,更搞笑的是其他车辆的后备箱是打开的,所以车主是相当的郁闷!就因为违停了几分钟就被贴罚单了,可想有多难受了。开车回家后车主遇到了隔壁邻居老王,就向老王说出了自己的遭遇

不过,这样的星地量子纠缠分发造成的传输损耗很大,在实际应用上有很大挑战。若要让光子在远距离光纤上传输,也会出现严重的损耗,限制分发的成功率。

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论文提到,一个解决方案是,在两个远距离节点上各自制备量子存储器(某种可以储存量子态的物质)和一个光子的纠缠,再把这两个光子传输到一个共同的中间节点。对这两个光子进行适当的测量操作后,就能把原节点上的两个量子存储器投射成远程纠缠态。

通过中间节点实现两个原子团簇的远距离纠缠

此前,国际科学家们曾用原子团簇、原子、金刚石中氮空位色心、离子阱等系统作为量子存储器进行操作,但最好的结果也只有1.3公里。

论文指出,想把纠缠距离拓展到城际规模,存在三个主要的挑战。一是获得“明亮”(即有效)的物质-光子纠缠,二是减少传输损耗,三是实现长距离光纤中稳定的高可见干涉。

针对以上挑战,研究团队利用一种名为腔增强的量子效应来制备明亮的原子团簇和光子纠缠。他们在中科大校园内设置了两个这样的节点,再把两个信使光子通过两条平行的11公里长光纤传输到中间节点——合肥软件园。

为了减少传输期间的光子损耗,研究团队利用量子频率转换技术,将光子从近红外频率转换为适合于电信传输的频率。最后,他们在双光子干涉机制下实现了两个量子节点的纠缠,等于说跨越了22公里。

接下去,中科大团队又更进一步,在单光子干涉机制下,让两个由50公里长光纤连接的节点实现了纠缠,达到了城际尺度。

论文乐观地判断,把更多类似距离的节点连接起来,这个实验就可以拓展成一个量子网络的功能单位,为建立大规模的量子互联网做好了铺垫。

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“实现千公里级的量子纠缠分发”究竟有多“牛

把双光子干涉产生纠缠的方法层层累加,扩展到更多的光子,就可以形成更多光子的纠缠。潘建伟团队从2004年开始,一直保持着纠缠光子数的世界纪录。2004年在世界上第一个实现了5光子纠缠[3],2007年在世界上第一个实现了6光子纠缠[4],2012年在世界上第一个实现了8光子纠缠[2],并且保持该记录至今。  图2是实现8光子纠缠的光路简图。由于光子产生和光学干涉测量的概率都是随着光子数指数上升,所以每增加一个纠缠光子,光学干涉系统就要复杂一倍,纠缠的产生难度也会随着光子数指数上升。该团队通过一个个在国际上原创的多光子干涉测量技术,经过不懈努力克服各种实验困难,才能够多次打破自己保持的世界记录,并将记录定格为8个。  该团队以多光子纠缠技术为基础,在自由空间量子通信领域实现了世界首个百公里级的量子纠缠分发和量子*传态[5],在量子计算领域实现了世界上首个光量子Shor算法[6]和拓扑量子纠错[7]。“多光子纠缠和干涉度量学”获得国家自然科学一等奖实至名归,但这仅仅是潘建伟院士团队的一部分工作。  2016年,该团队承担研制的世界首颗“量子科学实验卫星”将发射升空,将实现世界首个星地间的量子保密通信和量子*传态。同时,源于该团队技术的世界首个量子保密通信主干网络“京沪干线”也即将建成。  在量子计算领域,该团队和阿里巴巴合作成立了“中科院-阿里巴巴量子计算联合实验室”,在保持光量子计算世界领先地位的同时,将大力推动我国量子计算整体研究水平。有理由期待潘建伟院士的团队在未来会带给中国和全世界更多的惊喜。

不是说不能通过量子纠缠进行信息传递,那么潘建伟的量子信息通信怎么一回事

量子纠缠被证实是客观存在的,而利用量子纠缠来进行信息传递也必然是可行的,只要在这一头对一量子施加信息状态,那么另一头将马上就把信息状态表现出来,其实这是一种国际上都已经广泛宣扬的思想了本回答被网友采纳

我国已实现多少个量子比特纠缠?

中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控6个光子的偏振、路径和轨道角动量3个自由度,在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠,刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。

多个量子比特的相干操纵和纠缠态制备是发展可扩展量子信息技术,特别是量子计算的最核心指标。量子计算的速度随着实验可操纵的纠缠比特数目的增加而指数级提升。然而,要实现多个量子比特的纠缠,需要进行高精度、高效率的量子态制备和独立量子比特之间相互作用的精确调控。

多粒子纠缠的操纵作为量子计算不可逾越的技术制高点,一直是国际角逐的焦点。2016年底,潘建伟团队同时实现了10个光子比特和10个超导量子比特的纠缠,刷新并一直保持着这两个世界纪录。通过多年的不懈探索和技术攻关,研究组成功实现了18个光量子比特超纠缠态的实验制备和严格多体纯纠缠的验证,创造了所有物理体系纠缠态制备的世界纪录。该成果可进一步应用于大尺度、高效率量子信息技术,表明我国继续在国际上引领多体纠缠的研究。来源:人民日报

潘建伟的主要成就

潘建伟是一名物理学家,长期从事量子光学、量子信息和量子力学基础问题检验等方面的研究,对量子通信等研究有创新性贡献,是该领域的国际著名学者,2017年2月8日,获“感动中国2016年度人物”。所以可以用才华横溢,兢兢业业这两个成语去形容他。

中国科学技术大学量子通讯怎么样

量子技术的运用是21世纪人类科学史上最伟大的贡献。量子学科成为诺贝尔专家的“摇篮”,2008年又有三位诺贝尔奖获得者均来自量子领域。

中国在量子科技领域很多已经获得重大进展,特别是量子通信方面,在世界上目前是领先的,已经非常接近实用化,量子通信相对于传统通信方式,有着无可比拟的优势。

在量子通信的世界竞技场上,中国尽管属于后来者,但起点高、进展快,多方面已达世界先进,其中在城域网上的使用基本成熟,已经可以推广。

据英国《自然》周刊4月24日报道,中国已开始建设世界上最远距离的光纤量子通信干线—连接北京和上海,距离达到2000公里,有望于两三年内投入使用。

牵头实施该工程的团队带头人,是中国科学技术大学的潘建伟教授。据《人民日报》报道,潘建伟团队早在2005年便在世界上第一次实现了13公里自由空间量子通信实验,证实了星-地量子通信的可行性。2008年,建成了光量子电话网,实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话。

2012年初,潘建伟团队在合肥建成世界上规模最大的46节点量子通信试验网,标志着大容量的量子通信网络技术已取得关键突破。在量子存储和量子中继器技术方面,潘建伟团队也处于国际领先地位。2012年,该团队的量子储存试验,实现了3.2毫秒的存储寿命及73%的读出效率,在国际上同类实验结果中指标最好。

潘 建伟小组在大尺度量子信息处理方面取得了系列重要进展:在基于超高亮度纠缠源技术的基础上,他们在国际上首次实现了八光子纠缠,论文发表在《自然》杂志的子刊《自然—光子学》上 [Nature Photonics 6, 225 (2012)],欧美多家知名科技媒体,包括欧洲物理学会、美国麻省理工学院《技术评论》、美国物理学家组织、《大众科学》、英国ZDNet网站等分别对其进行了专题报道。随后,他们利用八光子纠缠,在国际上首次实验实现了拓扑量子纠错,取得了可扩展容错性量子计算领域的重大突破,论文发表在《自然》杂志上[Nature 482, 489 (2012)],《自然》杂志的几位审稿人给予了热情洋溢的高度评价,称之为“非常重要的原理性实验,一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”,“实验的完成是完美而极具挑战性的”,“对拓扑纠错这一当前量子信息处理最引人注目的范例中关键一环的实验验证”。为此,《自然》专门邀请著名量子光学专家James Franson教授在“新闻视角”栏目撰文对这个工作进行了介绍。随后,工作受到了欧洲物理学会的《物理世界》等许多科学媒体的关注。同时,潘建伟小组还在量子中继器的实用化研究上取得了突破,他们成功实现了长寿命、高读出效率的量子存储,该成果为目前国际上量子存储综合性能指标最好的实验结果,朝着最终实现实用化的量子中继器迈进了重要一步,论文发表在《自然》杂志的子刊《自然—物理学》上。

美国《科学新闻》杂志更以“量子*传输的巨大飞跃”为题进行了专题报道,文中写道“研究进展使得基于卫星覆盖全球的、实用化的远距离量子通信网络更为接近现实”,“为基于卫星的量子通信、远距离的量子力学基本检验铺平了道路”。英国《新科学家》杂志以“*传输记录触发全球保密量子网络”为题进行了报导。《自然》杂志几位审稿人对该成果给予了高度评价,称之为“来自于潘建伟小组的另一个英雄的实验工作”,“有望成为远距离量子通信的里程碑”。《自然》杂志还在该论文发表前向各大科学新闻媒体发布了题为“通向全球化量子网络”的新闻稿,并同时在杂志的当期封面上发布了“量子*传态跨越了百公里鸿沟”的封面标题。

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