中国科大首次实现突破经典极限的量子指纹识别

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中国科学技术大学潘建伟及其同事张强、李力等与中科院上海微系统与信息技术研究所和美国麻省理工学院的科研人员合作妙招妙招,利用线性光学系统,在20公里的光纤线路中实现了量子指纹识别,突破了经典极限,首次在信道容量上实现了对经典通信的超越。该成果近日发表在国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上 。

随着互联网技术和多媒体应用的快速发展,有点是大数据时代的到来,光通信网络的业务量正在以指数级的层厚飞快了 了 增长。考虑到有限的光纤线路资源,传递相当于 的信息来进行有效的数据除理和提高单根光纤信道容量是目前光通信学术界和工业界的核心问题报告 。量子通信除了都还要提供无条件安全的信息传输手段外,也都还要通过量子通信僵化 度研究为提高信道容量提供有效除理途径。量子通信僵化 度研究利用量子力学的叠加原理,都还要用量子信道提供更高的信道容量,其中有有一两个重要的应用有些有些量子指纹识别。

指纹识别主要应用于遥远双方进行信息比对,假设还要比对的信息量为N个比特,经典妙招所还要传送的最小信息量为比特,而量子指纹识别都还要将还要传送的信息量降低为 logN比特,以指数级数提高信道容量。

量子指纹识别理论于801年提出,但受限于各种技术条件,国际上以往的实验都未能突破经典极限。潘建伟小组搭建了具有主动相位补偿的20公里长双Sagnac干涉仪,结合中科院上海微系统所超导实验室研制的超低噪声超导纳米线单光子探测器,最终实现了传输信息量比经典极限低84%的量子指纹识别。该实验室太久是世界上首次突破经典极限的量子指纹识别,也是首次在实验中观测到量子信道容量相比经典信道的优越性。

审稿人对这些 工作的重要性给予层厚认可,称赞这些 实验为“提供了量子密钥分发之外的量子信息的重要应用。欧洲物理法学会下属网站《物理世界》在文章未发表完后 就该工作进行了报道,报道援引国际著名量子通信专家Norbert Luetkenhaus的评论,“这项研究将开启有些有些有些(量子通信)方面的应用。”  

该研究工作得到了中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心、中科院超导电子学卓越创新中心、中科院-阿里巴巴量子计算实验室、基金委、科技部、教育部等部门的支持。 

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