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应对未来数据传输挑战,量子计算用特种光纤问世
日期:2024-08-12 09:22  来源:科技日报

英国巴斯大学物理学家开发出新一代特种光纤,以应对未来量子计算时代出现的数据传输挑战。该成果有望推动大规模量子网络的扩展。研究成果发表在新一期《应用物理快报量子》上。





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明亮的光线通过新设计的光纤传导(图片来源:卡梅隆麦克嘉里/英国巴斯大学)



量子技术备受期待之处,在于它能以前所未有的计算能力使人们解决复杂的逻辑问题、开发新药,同时,量子技术还能通过提供牢不可破的加密技术,为人们带来更安全的通信。然而,由于光纤的实心芯,当今在全球范围内传输信息的有线网络,并不适合未来的量子通信。


传统光纤传输的光的波长,由石英玻璃的损耗决定。这些波长与光量子技术所需的单光子源、量子比特和有源光学元件的工作波长不兼容。因此,研究人员必须开发出与现在不同的支持设备,才能保证其在未来量子网络中发挥作用。


此次,巴斯大学研究人员从光纤技术的角度分析了量子互联网的相关挑战,提出了一系列实现稳健、大规模量子网络可扩展性的解决方案,包括用于长距离通信的光纤和允许量子中继器的特种光纤。新制造的特种光纤与标准电信光纤不同,其具有微结构芯,由沿光纤整个长度分布的复杂气穴图案组成。这些图案使人们可操纵光纤内部光的特性,创建纠缠光子对,改变光子的颜色,甚至捕获光纤内部的单个原子。


研究团队介绍说,特种光纤通过充当纠缠单光子源、量子波长转换器、低损耗开关或量子存储器容器,能在节点本身实现量子计算。同时,特种光纤可直接集成到网络中,极大延长了可运行距离。


新型光纤还能生成更多奇特的光量子态,应用于量子计算、精密传感和信息加密,这也为未来的量子计算机大规模应用奠定了基础。



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