在微波范圍內(nèi)，實現(xiàn)安全的量子通信！UPV/EHU物理化學(xué)系的Mikel Sanz領(lǐng)導(dǎo)了一個由著名期刊《自然通訊》發(fā)表的實驗理論小組。

實驗成功地制備了一種遙遠(yuǎn)的量子態(tài)：即在微波領(lǐng)域，第一次與另一臺物理隔離的量子計算機建立了絕對安全的通信，這項新技術(shù)可能在未來幾年內(nèi)帶來一場新革命。在量子領(lǐng)域的大歐洲項目中，由UPV/EHU物理化學(xué)系QUTIS小組的Mikel sanz研究員帶頭，與德國和日本的研究人員合作進(jìn)行了一項實驗。

成功地開發(fā)了一種協(xié)議，在微波狀態(tài)下進(jìn)行通信時準(zhǔn)備一個遠(yuǎn)程量子態(tài)，這是所有量子計算機運行的頻率。這是第一次在這個范圍內(nèi)進(jìn)行這樣做的可能性被檢驗，這可能會在未來幾年帶來安全量子通信和量子微波雷達(dá)領(lǐng)域的一場革命。遠(yuǎn)程量子態(tài)的制備(稱為遠(yuǎn)程量子態(tài)制備)是基于量子糾纏現(xiàn)象，即糾纏粒子集失去了它們的個體性，表現(xiàn)為單個實體，即使在空間上分離，因此，如果兩臺計算機共享這種量子相關(guān)性。

只對其中一臺計算機執(zhí)行操作就可以影響另一臺計算機，絕對安全的通信是可以實現(xiàn)的。對這種遠(yuǎn)程量子態(tài)制備協(xié)議的研究始于大約20年前，但迄今為止，通信一直是通過可見范圍內(nèi)的波進(jìn)行。研究人員解釋：這是因為在這個范圍內(nèi)可以在室溫下完成，因為來自物體的熱輻射，僅僅是在室溫下，在光學(xué)范圍內(nèi)是非常低的，所以在這樣的通信中幾乎不存在干擾。然而，在微波環(huán)境中，在室溫下會產(chǎn)生數(shù)十億、數(shù)萬億光子，這些光子破壞了量子特性，

因此，為了避免所有這些干擾，這些實驗必須在接近絕對零度(0.05開爾文)的條件下進(jìn)行，以最大限度地限制來自物體的輻射，并使通信有效，安全。為了進(jìn)行實驗，在開發(fā)這項技術(shù)上做了大量的研究之后，該團(tuán)隊成功地制備了一個35厘米外的遠(yuǎn)程量子態(tài)。這是一個概念測試，也被稱為理論證明，是了解繼續(xù)開發(fā)這項技術(shù)的可能性的第一步。然而，相信這是非常重要的第一步，可以在未來十年帶來一場革命。研究人員指出，這場革命可能發(fā)生在兩個領(lǐng)域：一方面，量子通信或密碼學(xué)。

因為這將是絕對安全的，不需要改變頻率到光學(xué)范圍，將防止這種通信中的許多損失。另一方面，超精確量子計量和量子雷達(dá)。不同的雷達(dá)應(yīng)用都是基于目標(biāo)檢測，而這種檢測是在微波中進(jìn)行；由于像無人機這樣的設(shè)備越來越小，雷達(dá)需要越來越大的能力來探測，以便知道它們在哪里，研究人員正在開發(fā)的技術(shù)可以在這方面提供很大幫助。這項技術(shù)所能實現(xiàn)的這些以及其他許多應(yīng)用，都無法在目前它所處的低溫環(huán)境下進(jìn)行設(shè)想，因此“項目目標(biāo)之一是嘗試讓這項技術(shù)在室溫下工作。

博科園｜研究/來自：巴斯克大學(xué)

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-019-10727-7

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