科大量子信息重点实验室

核心提示量子互联网是一种运用量子力学原理传输信息的互联网,能够使绝对安全的网络通信成为可能。该课题是当前通信领域的研究前沿,是各国争夺通信高地的着力点。3月30日出版的《四川日报》在头版以《平均年龄27岁的团队打造量子互联网“试验场”》为题,报道了

量子互联网是利用量子力学原理传输信息的互联网,可以使绝对安全的网络通信成为可能。该课题是当前通信领域的研究前沿,是各国争夺通信高地的焦点。在3月30日出版的《四川日报》头版,以《平均年龄27岁的团队打造量子互联网》为题,报道了我校信息与量子实验室周强团队的成果及未来展望。全文转载如下:

3月29日,电子科技大学沙河校区主楼信息与量子实验室门窗紧闭,窗帘拉得紧紧的,遮挡自然光。室内,一个闪亮的超导纳米线单光子探测器一直嗡嗡作响。它的核心部件在-271摄氏度的真空环境中,可以探测到光的最小能量单位——单光子。

这里是“鲍勃”,实验室正在建造的量子互联网的节点B。目前,世界上还没有一个量子互联网投入实际使用。他们要做的是在沙河校区的三栋楼之间搭建量子纠缠和互联站点的实验研究平台,这是量子互联网可能的初级形态和核心技术试验场。

在中科院院士郭光灿的带领下,这个平均年龄只有27岁的团队,正在全力打造量子互联网的“试验场”。

与信息量子实验室团队合影。

量子四川团队加速崛起。

从宜颜进入实验室开始,1994年出生的博士生范云如就一直和电子科技大学基础与前沿研究院周强教授一起探索量子微观世界的“幽灵”。

量子互联网的节点C“查理”和节点A“爱丽丝”布局在直线距离数百米的翰海大厦和通信大厦。这是团队过去几年打造的基于纠缠的量子互联网1.0版本。

与经典互联网不同的是,它们将量子信息编码在节点A的光子上,在节点C的帮助下,利用量子纠缠将量子信息从节点A传输到节点B。然而奇怪的是,节点B并没有接收到来自节点A的光子,而这一切“怪事”都是量子纠缠造成的。

郭光灿院士指导实验。

什么是量子纠缠?周强解释说,在经典力学的定义中,我们在任何时候只能存在于一个地方。这个前提决定了我们的位置,以及移动的方式和速度是确定的。

然而在量子世界中,量子系统被不确定的量子物理原理所主导,诞生了量子纠缠这样一种新的“离经叛道”的存在。当两个纠缠的量子物理系统各自处于混沌量子态时,无论相距多远,其中一个系统的状态都会被确定,而另一个系统的状态也会被“瞬间”确定。

周强表示,未来信息社会在信息获取、传输、计算、存储、应用等方面都将发生巨大的变化和演变。关键是利用量子物理系统发展量子信息技术,最终通过量子纠缠和互联将世界各地的量子节点连接起来,构建一个为国家服务的量子互联网。

现在各国都把量子互联网作为科技发展的重点之一。在今年的四川省政府工作报告中,明确要加强太赫兹通信技术、存储技术、光电技术、量子互联网、激光技术等领先前沿技术,争取原创性突破。

电子科技大学的这个团队也在继续这方面的努力。在郭光灿院士的带领下,周强团队成功研制了高性能量子纠缠光源、宽带固态量子存储器等原型器件,完成了量子纠缠互连场研究平台的建设,首次实现了城域范围内的赫兹速率隐形传态,比世界领先公司加州理工学院和费米实验室的前期成果高出2-3个数量级。

实验室

加快基础研究领域布局。

今年以来,周强团队一直致力于让这张“网”传输得更快更远,连接更多的节点。

要传播得更快,就要提高量子光源的质量;要进一步传播,就需要增加与通信设施兼容的量子中继器。量子中继器就像旅途中的驿站,让有量子态的光子“休息”。这样,理论上可以推广到任何距离。

周强介绍,预计今年内完成实验室二期建设验收。第二阶段,将在50公里的城市范围内建设多用户量子纠缠互联的示范网络。在国家和省科技项目的支持下,团队信心满满。

团队承担的国家重点RD项目“光通信波段多通道量子信道实验研究”启动会

“近年来,四川的基础研究氛围越来越好。”周强说,一方面,大家对量子互联网等前沿技术越来越感兴趣。2021年,实验室里来自政界、商界、学术界的访客多了很多;另一方面,团队的研究将纳入天府江西实验室的规划范畴。今年,周强还积极为四川省基础研究十年行动计划的制定出谋划策。

周强的直观感受来自于四川近年来在基础研究方面的不断努力。2022年,四川将加快基础研究领域布局。目前,省科技厅正在梳理四川省基础研究的优势和不足,按照继续强化优势、逐步补齐短板的思路,加快制定四川省基础研究十年行动计划。

基础研究重大创新平台方面,今年我省将推进天府兴隆湖实验室、天府永兴实验室高水平实体运行,揭牌启动天府金城实验室、天府屯溪实验室,推进四川国家重点实验室重组优化。

2月,省科技厅公布《四川省自然科学基金项目管理办法》,明确提出整合现有基础研究和应用基础研究项目,设立四川省自然科学基金。该基金将继续支持基础研究,让更多的青年人才冒险进入“无人区”进行科学研究,在四川孕育出更多的科技奇葩和风味。

来源:四川日报记者许丽莎

照片:基础和前沿研究所

 
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