研究人員創建了實驗用量子通信網絡

羅切斯特大學（University of Rochester）和羅切斯特理工學院（Rochester Institute of Technology）的研究人員最近使用兩根光纖將他們的校園與實驗性量子通信網絡連接起來。

在一篇論文中，科學家們描述了實驗性量子通信網絡，稱為羅切斯特量子網絡或 RoQNET，它使用單光子在室溫下使用光波長沿光纖線路傳輸約 11 英里的信息。

量子通信網絡有可能顯著提高信息傳輸的安全性，使消息無法在不被發現的情況下被克隆或攔截。盡管量子通信中使用的量子比特可以用原子、超導體甚至金剛石等材料中的缺陷以物理方式創建，但單個光粒子是長距離量子通信的最佳量子比特類型。

未來可能會使用許多量子比特，因為量子比特源（如量子點或囚禁離子）在量子計算或不同類型的量子傳感中的特定應用中都有優勢。然而，光子最吸引人，因為它們理論上可以通過光纖電信線路傳輸。

“這是創建量子網絡的一步，量子網絡將保護通信并為分布式計算和成像提供新的方法，”領導羅切斯特大學工作的 Marie C. Wilson 和 Joseph C. Wilson 光學物理學教授 Nickolas Vamivakas 說。“雖然其他小組已經開發了實驗性量子網絡，但 RoQNET 在使用集成量子光子芯片產生量子光和基于固態的量子存儲節點方面獨樹一幟。”

羅切斯特大學和 RIT 團隊結合了他們在光學、量子信息和光子學方面的專業知識，開發了可以促進量子網絡的光子集成電路技術。目前，利用光纖線路進行量子通信的努力需要笨重且昂貴的超導納米線單光子探測器 （SNSPD），但研究人員希望消除這一障礙。

“光子以光速移動，其寬波長范圍使能夠與不同類型的量子比特進行通信，”RIT 凱特格里森工程學院教授 Stefan Preble 說。“我們的重點是分布式量子糾纏，而 RoQNET 是實現這一目標的試驗臺。”

最終，研究人員希望將 RoQNET 量子通信網絡連接到紐約州的其他研究設施，包括布魯克海文國家實驗室、石溪大學、空軍研究實驗室和紐約大學。

圖片：耦合到高度非線性晶體和光纖陣列單元的光子芯片。該晶體產生糾纏的可見光電信光子對，這些光子對在氮化硅和硅光子集成電路上進行處理，從而形成一個緊湊的多功能平臺，以連接現有電信基礎設施上的可見訪問量子節點。感謝 RIT。