新成果！無人機(jī)搭建移動(dòng)量子光學(xué)中繼鏈路

記者19日從南京大學(xué)獲悉，該校中科院院士祝世寧團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，在兩架相距200米的重約35千克的無人機(jī)之間構(gòu)建了一個(gè)小型的移動(dòng)量子光學(xué)中繼鏈路，實(shí)現(xiàn)了相距1公里的兩個(gè)地面站之間的糾纏分發(fā)。這一成果近日發(fā)表于物理學(xué)旗艦刊物《物理評(píng)論快報(bào)》。

一年前，該團(tuán)隊(duì)嘗試由一架無人機(jī)中在空中分別向兩個(gè)便攜式地面站發(fā)送光子，并首次成功實(shí)現(xiàn)基于無人機(jī)的糾纏光子分發(fā)，成果發(fā)表于我國的國際學(xué)術(shù)刊物《國家科學(xué)評(píng)論》。

在此次實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)添加了第二架無人機(jī)，作為第一架無人機(jī)和地面站之間的中繼站。“我們?cè)谝患軣o人機(jī)上搭載了一個(gè)糾纏光子源，并將其中一個(gè)光子發(fā)送到距離400米遠(yuǎn)的地面站的望遠(yuǎn)鏡上。再將第二個(gè)光子，通過單模光纖發(fā)送到第二架無人機(jī)上，第二架無人機(jī)上直徑4微米的單模光纖接收后，再將其發(fā)送到第二個(gè)地面站的望遠(yuǎn)鏡上。第二架無人機(jī)接收光子的過程類似于聚焦透鏡，重塑了光子的波前。這樣一來，光子到達(dá)另一個(gè)地面站望遠(yuǎn)鏡上的機(jī)會(huì)變得更大了。”此次論文的通訊作者之一謝臻達(dá)教授介紹，將光學(xué)中繼的節(jié)點(diǎn)放到飛行狀態(tài)的小型無人機(jī)上，在數(shù)千克的載荷限制內(nèi)實(shí)現(xiàn)單光子的高精度跟瞄接收和重新發(fā)射，猶如百步穿楊。

值得欣喜的是，實(shí)驗(yàn)成功了，“測(cè)量發(fā)現(xiàn)，通過光學(xué)中繼，糾纏光子分發(fā)的距離突破了小型光學(xué)系統(tǒng)的衍射限制，在分發(fā)距離1千米的情況下，測(cè)得貝爾不等式S值達(dá)到2.59±0.11的，證明了這種光學(xué)中繼高度保持了光子對(duì)的糾纏特性，是一種有效的量子鏈路。”謝臻達(dá)說。

謝臻達(dá)表示，今后可以嘗試在多臺(tái)無人機(jī)之間通過中繼交換量子信息，將信息傳得更遠(yuǎn)，散得更廣。無人機(jī)之間的量子傳輸不受固定的光纖傳輸?shù)挠绊懀瑳]有介質(zhì)損耗，而且組網(wǎng)靈活，例如在應(yīng)急、急救場景的量子通信中，可以臨時(shí)組網(wǎng)、多次組網(wǎng)，也可以覆蓋行駛中的車輛，還可以鏈接到衛(wèi)星和光纖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球量子組網(wǎng)。(記者金鳳)

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