近期，一項(xiàng)突破性的量子通信技術(shù)成果在國(guó)際學(xué)術(shù)界引起了廣泛關(guān)注。電子科技大學(xué)郭光燦教授領(lǐng)導(dǎo)的周強(qiáng)課題組，攜手天府絳溪實(shí)驗(yàn)室等合作伙伴，成功提出了一項(xiàng)全新的量子糾纏互聯(lián)方案，該方案通過(guò)量子態(tài)復(fù)用組網(wǎng)技術(shù)，為量子互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展開(kāi)辟了新路徑。

這一創(chuàng)新成果的研究論文，由電子科技大學(xué)、天府絳溪實(shí)驗(yàn)室、合肥國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、西南技術(shù)物理研究所、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所及中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)共同撰寫，并在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Light: Science & Applications》上發(fā)表。論文題為“由態(tài)復(fù)用量子光源實(shí)現(xiàn)量子糾纏網(wǎng)絡(luò)”，詳細(xì)闡述了研究團(tuán)隊(duì)在量子糾纏組網(wǎng)方面的新發(fā)現(xiàn)。

傳統(tǒng)的量子互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建依賴于波分組網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)增加波長(zhǎng)通道數(shù)來(lái)擴(kuò)展用戶規(guī)模。然而，這種方法面臨著波長(zhǎng)通道資源需求快速增長(zhǎng)的瓶頸，限制了量子互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。例如，一個(gè)包含10個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)需要90個(gè)波長(zhǎng)通道，而100個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)則需要990個(gè)波長(zhǎng)通道。這種多項(xiàng)式增長(zhǎng)的資源需求，成為了制約量子互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模化發(fā)展的主要障礙。

面對(duì)這一難題，研究團(tuán)隊(duì)提出了量子態(tài)復(fù)用組網(wǎng)的新方案。他們利用氮化硅微環(huán)器件，在獨(dú)立雙色泵浦的激勵(lì)下，成功在單個(gè)波長(zhǎng)通道中制備出3個(gè)量子糾纏態(tài)，實(shí)現(xiàn)了量子態(tài)復(fù)用的量子糾纏光源。這一突破性的進(jìn)展，使得在不增加波長(zhǎng)通道數(shù)的情況下，網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量能夠顯著提升。

為了驗(yàn)證這一方案的可行性，研究團(tuán)隊(duì)在“銀杏一號(hào)”城域量子互聯(lián)研究平臺(tái)上進(jìn)行了原理驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，通過(guò)使用6個(gè)波長(zhǎng)通道，他們成功在4個(gè)用戶間實(shí)現(xiàn)了全連接量子互聯(lián)，相較于傳統(tǒng)方案，節(jié)約了一半的波長(zhǎng)通道。隨著用戶數(shù)量的增加，節(jié)約的波長(zhǎng)通道數(shù)將接近67%，實(shí)現(xiàn)了“多即是少”的奇妙效果。

研究團(tuán)隊(duì)還展示了這一全連接量子互聯(lián)方案在量子糾纏密鑰方面的優(yōu)勢(shì)。由于減少了波長(zhǎng)通道數(shù)，波分組網(wǎng)的硬件開(kāi)銷得到了簡(jiǎn)化，系統(tǒng)的光學(xué)損耗降低，從而提升了量子安全密鑰率。這一成果不僅為量子互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化發(fā)展提供了新的解決方案，還為量子安全通信、網(wǎng)絡(luò)化量子傳感和分布式量子計(jì)算等顛覆性應(yīng)用提供了重要支撐。

研究團(tuán)隊(duì)表示，量子態(tài)復(fù)用糾纏互聯(lián)方案的提出，為大規(guī)模量子糾纏互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。未來(lái)，他們將繼續(xù)致力于提升量子糾纏互聯(lián)的綜合性能，推動(dòng)量子互聯(lián)與經(jīng)典光通信的共纖融合，并探索量子糾纏互聯(lián)的應(yīng)用示范。