基于量子中继技术的突破赋能社会未来的人工智能新篇章
近日，我国在基于量子中继的量子通信网络技术方面取得了重大突破，实现了两台相距50公里光纤端点之间的量子纠缠。中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所等单位的科学家们合作，利用高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术，将这两个距离为50公里的两台量子存储器成功地进行了纠缠，这为构建基于量子中继的广域大尺度覆盖奠定了基础。
目前，上述成果显示出卫星传输是实现长距离安全通信的一种有效方式，但在地面上，由于光信号在传输过程中的衰减问题，点对点的地面安全通信距离仅限于百公里左右。为了解决这一问题，我们尝试采用分段传输以及通过级联的方式进行量子的中继传输，但之前仅能达到几千米范围内。
研究团队通过优化环形腔增强技术来提高单个光子的与原子的耦合效率，并且提升了原有的光与原子的纠缷亮度一个数量级。此外，他们还自主研发了一种周期极化铌酸锂波导，将原本用于存储器中的红外波长(795 nm)转换成了更适合长距离通讯使用的波段(1342 nm)，经过50公里轻松克服衰减，只剩下3%，而之前同样的条件下会导致信号衰减至百亿亿分之三；他们设计并实施了一套双重相位锁定方案，以确保远程单个光子的干涉能够准确无误地完成，从而控制好经过50公里后引起的问题——即半振荡长度（phase shift），使其维持在非常小的值—只有50纳米。这一成果得到了包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》和英国《新科学家》的高度关注，被认为这是实现量子互联网的一个重要步骤。
