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無人機搭建移動光量子網絡實現“從一到二”跨越

2021年01月20日08:12 | 來源:科技日報
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原標題:無人機搭建移動光量子網絡實現“從一到二”跨越

  記者19日從南京大學獲悉,該校中科院院士祝世寧團隊在一項實驗中,在兩架相距200米的重約35千克的無人機之間構建了一個小型的移動量子光學中繼鏈路,實現了相距1公裡的兩個地面站之間的糾纏分發。這一成果近日發表於物理學旗艦刊物《物理評論快報》。

  一年前,該團隊嘗試由一架無人機中在空中分別向兩個便攜式地面站發送光子,並首次成功實現基於無人機的糾纏光子分發,成果發表於我國的國際學術刊物《國家科學評論》。

  在此次實驗中,研究團隊添加了第二架無人機,作為第一架無人機和地面站之間的中繼站。“我們在一架無人機上搭載了一個糾纏光子源,並將其中一個光子發送到距離400米遠的地面站的望遠鏡上。再將第二個光子,通過單模光纖發送到第二架無人機上,第二架無人機上直徑4微米的單模光纖接收后,再將其發送到第二個地面站的望遠鏡上。第二架無人機接收光子的過程類似於聚焦透鏡,重塑了光子的波前。這樣一來,光子到達另一個地面站望遠鏡上的機會變得更大了。”此次論文的通訊作者之一謝臻達教授介紹,將光學中繼的節點放到飛行狀態的小型無人機上,在數千克的載荷限制內實現單光子的高精度跟瞄接收和重新發射,猶如百步穿楊。

  值得欣喜的是,實驗成功了,“測量發現,通過光學中繼,糾纏光子分發的距離突破了小型光學系統的衍射限制,在分發距離1千米的情況下,測得貝爾不等式S值達到2.59±0.11的,証明了這種光學中繼高度保持了光子對的糾纏特性,是一種有效的量子鏈路。”謝臻達說。

  謝臻達表示,今后可以嘗試在多台無人機之間通過中繼交換量子信息,將信息傳得更遠,散得更廣。無人機之間的量子傳輸不受固定的光纖傳輸的影響,沒有介質損耗,而且組網靈活,例如在應急、急救場景的量子通信中,可以臨時組網、多次組網,也可以覆蓋行駛中的車輛,還可以鏈接到衛星和光纖系統實現全球量子組網。(記者金鳳)

(責編:趙竹青、呂騫)

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