量子传输技术论文参考文献

“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路(合成照片，2016年12月9日摄)。新华社记者金立旺摄1996年，奥地利老城因斯布鲁克，一位中国小镇青年带着朴素的梦想来到这里，那时他想，一定要在中国建一个国际一流实验室。21年后的12月19日，国际顶尖学术期刊《自然》在最新一期的特写板块中发布了年度十大人物——在过去一年里对科学产生重大影响的十人，当年的这位青年上榜了。他所带领的中国量子“梦之队”，刷新了中国科研工作者在量子科学领域的国际显示度。

“感谢新时代，感谢伟大的祖国；吾辈当继续努力前行，不负众望１当洋，中国科学技术大学教授、量子通信科学卫星“墨子号”首席科学家潘建伟通过新华社发表感言说。我们试图走近这位微观世界的探梦者，去琢磨和感悟这追梦无惧、潜心默守、践诺传承的“量子精神”。十年一步，追梦无惧1987年，潘建伟从浙江老家考入中国科学技术大学(以下简称中国科大)近代物理系，第一次接触到了量子力学。“双缝实验中，人没有看电子时，就不能说它是从哪条缝过去的，这实在太奇怪了。一个人要么在上海，要么在北京，怎么会同时既在上海又在北京呢？”量子世界的奇妙与陌生让潘建伟陷入苦思，有一次期中考试，他的量子物理甚至差点没及格。那一年，他才17岁。

随着对量子世界的逐渐深入，他认识到，物理学终究是门实验科学，再奇妙的理论也需要有实验检验。然而，上世纪90年代中国缺乏开展量子实验的条件。1996年硕士毕业后，潘建伟赴量子科研的重镇——奥地利因斯布鲁克大学攻读博士学位，师从量子实验研究的世界级大师塞林格。1997年，以他为第二作者的论文《实验量子隐形传态》在《自然》杂志上发表，该成果公认是量子信息实验领域的开山之作，被评为年度全球十大科技进展，入寻百年物理学21篇经典论文”。那一年，他27岁。量子光源是一种极其微弱的光信号。单光子级的光信号亮度，相当于一根蜡烛在140公里之外的人眼中的强度。要知道，人类肉眼能够分辨蜡烛光亮的极限距离，大约才700米。单光子级别的光源能否被地面接收？“就让我们试试看，大概只需要200万元，就可以为星地一体量子通信网络提供实验支撑。”2007年，潘建伟开始这一实验，为中国量子团队“筑梦”。那一年，他37岁。在浩瀚的太空，“墨子号”量子科学实验卫星与地面的量子保密通信“京沪干线”一起，首次搭建起天地一体化广域量子通信网络。

3个月前，从中国发出的一声问好，就这样跨越了半个地球来到奥地利，实现了历史上首次洲际量子保密通信。“墨子号”作为近年来重大科技创新成果被写入党的十九大报告。这一年，他已经47岁。如今，世界首颗量子卫星“墨子号”从太空建立了迄今最遥远的量子纠缠，证明在1200多公里的尺度上，爱因斯坦都感到匪夷所思的“遥远地点间的诡异互动”依然存在。世界上第一台超越期经典计算机的光量子计算机，在团队内诞生。目前最大数目的超导量子纠缠和完整测量，发布成果……

量子大厦，破土孕育。潘建伟还有更大的目标——在地月间建立30万公里的量子纠缠，检验量子物理的理论基础，并探索引力与时空的结构。未来，希望结合中国在10至15年后的登月计划，实现Bell不等式检验实验。在朋友圈，潘建伟曾转发脸谱公司创始人扎克伯格的演讲，并挑出这样一段话：目标是我们意识到我们是比自己更大的东西的一部分，是我们需要更为之努力的东西。“只希望到60岁，我能把这个实验做完。”他说。于家为国，潜心默守

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室的潘建伟教授及其同事，利用冷原子量子存储技术在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美地实现了长程量子通信中亟需的“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。2010年，中国科学技术大学和清华大学的研究人员完成了一项创举，他们的自由空间量子通信实验将通信距离从先前的数百米记录一步跨越到16公里。此刻，中国科学技术大学上海研究院的研究人员再次创造了新纪录，他们将通信距离扩大到了97公里，横跨中国的一个湖泊。报告发表在预印本网站上。研究人员在海拔约4000米的青海刚察湖上完成了这次自由空间信道量子实验，他们不是在湖这边发射光子，然后让它在湖对岸重新出现，而是利用量子纠缠——即两个量子态互相影响的粒子——在新地点重新创造出相同的量子比特。他们在四个多小时内向97公里外远距传输了1100多个光子。将量子通信距离延长到100公里意味着可以从地面与卫星进行通信，全球范围的量子通信正在变成现实。量子信息因其传输高效和绝对安全等特点，被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究，并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。基于我国2001年以来在量子纠缠态、纠错、存储等核心领域的系列前沿性突破，中科院于2011年启动了空间科学战略性先导科技专项，力争在2015年左右发射全球首颗“量子通讯卫星”。中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人，与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成联合团队，于2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。实验证明，无论是从地面指向卫星的上行量子隐形传态，还是卫星指向两个地面站的下行双通道量子纠缠分发均可行，为基于卫星的广域量子通信和大尺度量子力学原理检验奠定了技术基础 。在高损耗的地面成功传输100公里，意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上，基本上解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。已量子通讯卫星核心技术的突破，也表明未来构建全球量子通信网络具备技术可行性。2013年10月，中国科学技术大学郭光灿 院士领导的中科院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要进展：该实验室史保森教授领导的研究小组在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放。这项研究成果在线发表在《自然·通讯》上。 类比于传统的电子通信中为了补偿电信号衰减而进行整形和放大的电子中继器，奥地利科学家在理论上提出，可以通过量子存储技术和量子纠缠交换和纯化技术的结合来实现量子中继器，从而最终实现大规模的长程量子通信。量子存储的实验实现却一直存在着很大的困难。为了解决量子存储问题，国际上人们做了大量的研究工作。比如段路明及其奥地利、美国的合作者就曾于2001年提出了基于原子系综的另一类量子中继器方案。由于这一方案具有易于实验实现的优点，受到了学术界的广泛重视。然而，随后的研究表明，由于这一类量子中继器方案存在着诸如纠缠态对信道长度抖动过于敏感、误码率随信道长度增长过快等严重问题，无法被用于实际的长程量子通信中。为了解决上述困难，潘建伟、陈增兵和赵博等在理论上提出了具有存储功能、并且对信道长度抖动不敏感、误码率低的高效率量子中继器方案。同时，潘建伟研究小组与德国、奥地利的科学家经过多年的合作研究，在逐步实现了光子—原子纠缠、光子比特到原子比特的量子隐形传态等重要阶段性成果的基础上，最终实验实现了完整的量子中继器基本单元。重要进展：中科大网站2013年10月报道，中国科学技术大学郭光灿 院士领导的中科院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要进展，该实验室史保森教授领导的研究小组在2013年首次成功地实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲的存储与释放，证明了高维量子态的存储是完全可行的。该小组通过两个磁光阱制备了两个冷原子团，利用其中一个冷原子团通过非线性过程制备标记单光子，并通过螺旋相位片使该光子携带一定的轨道角动量，具有特殊的空间结构。而后利用电磁诱导透明效应将其存储于另一个作为存储介质的冷原子团中，实验结果清楚地证明了单光子携带的轨道角动量可以高保真地被存储。同时该小组借助于精心设计的Sagnac干涉仪，通过量子层析技术和干涉技术成功地证明了单光子轨道角动量的叠加性也可以在存储过程中很好地保持，而态的叠加特性是量子信息之所以不同于经典信息的根本之处。 从而在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放，证明了建立高维量子存储单元的可行性，迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步。 作为新一代通信技术，量子通信基于量子信息传输的高效和绝对安全性，成为近几年来国际科研竞争中的焦点领域之一。合肥城域量子通信试验示范网于2010年7月启动建设，投入经费6000多万元。经过中国科学技术大学和安徽量子通信技术有限公司科研人员历时1年多的努力，项目建成后试运行，各项功能、指标均达到设计要求。该项目2012年3月29日通过安徽省科技厅组织的专家组验收，30日正式投入使用。具有46个节点的量子通信网覆盖合肥市主城区，使用光纤约1700公里，通过6个接入交换和集控站，连接40组“量子电话”用户和16组“量子视频”用户。此刻主要用户为对信息安全要求较高的政府机关、金融机构、医疗机构、军工企业及科研院所，如合肥市公安局、合肥市应急指挥中心、中国科学技术大学、合肥第三人民医院及部分银行网点等。合肥量子通信网的建成使用，标志着我国继量子信息基础研究跻身全球一流水平后，在量子信息先期产业化竞争中也迈出了重要一步。此刻，我国北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通信网也在建设之中，未来这些城市将通过量子卫星等方式联接，形成我国的广域量子通信体系。