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无人机搭建移动光量子网络实现“从一到二”跨越

2021-01-20 09:34:07      点击:983    评论:0      来源:科技日报

记者19日从南京大学获悉,该校中科院院士祝世宁团队在一项实验中,在两架相距200米的重约35千克的无人机之间构建了一个小型的移动量子光学中继链路,实现了相距1公里的两个地面站之间的纠缠分发。这一成果近日发表于物理学旗舰刊物《物理评论快报》。

一年前,该团队尝试由一架无人机中在空中分别向两个便携式地面站发送光子,并首次成功实现基于无人机的纠缠光子分发,成果发表于我国的国际学术刊物《国家科学评论》。

在此次实验中,研究团队添加了第二架无人机,作为第一架无人机和地面站之间的中继站。“我们在一架无人机上搭载了一个纠缠光子源,并将其中一个光子发送到距离400米远的地面站的望远镜上。再将第二个光子,通过单模光纤发送到第二架无人机上,第二架无人机上直径4微米的单模光纤接收后,再将其发送到第二个地面站的望远镜上。第二架无人机接收光子的过程类似于聚焦透镜,重塑了光子的波前。这样一来,光子到达另一个地面站望远镜上的机会变得更大了。”此次论文的通讯作者之一谢臻达教授介绍,将光学中继的节点放到飞行状态的小型无人机上,在数千克的载荷限制内实现单光子的高精度跟瞄接收和重新发射,犹如百步穿杨。

值得欣喜的是,实验成功了,“测量发现,通过光学中继,纠缠光子分发的距离突破了小型光学系统的衍射限制,在分发距离1千米的情况下,测得贝尔不等式S值达到2.59±0.11的,证明了这种光学中继高度保持了光子对的纠缠特性,是一种有效的量子链路。”谢臻达说。

谢臻达表示,今后可以尝试在多台无人机之间通过中继交换量子信息,将信息传得更远,散得更广。无人机之间的量子传输不受固定的光纤传输的影响,没有介质损耗,而且组网灵活,例如在应急、急救场景的量子通信中,可以临时组网、多次组网,也可以覆盖行驶中的车辆,还可以链接到卫星和光纤系统实现全球量子组网。

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