研究人员创建了实验用量子通信网络

罗切斯特大学（University of Rochester）和罗切斯特理工学院（Rochester Institute of Technology）的研究人员最近使用两根光纤将他们的校园与实验性量子通信网络连接起来。

在一篇论文中，科学家们描述了实验性量子通信网络，称为罗切斯特量子网络或 RoQNET，它使用单光子在室温下使用光波长沿光纤线路传输约 11 英里的信息。

量子通信网络有可能显著提高信息传输的安全性，使消息无法在不被发现的情况下被克隆或拦截。尽管量子通信中使用的量子比特可以用原子、超导体甚至金刚石等材料中的缺陷以物理方式创建，但单个光粒子是长距离量子通信的最佳量子比特类型。

未来可能会使用许多量子比特，因为量子比特源（如量子点或囚禁离子）在量子计算或不同类型的量子传感中的特定应用中都有优势。然而，光子最吸引人，因为它们理论上可以通过光纤电信线路传输。

“这是创建量子网络的一步，量子网络将保护通信并为分布式计算和成像提供新的方法，”领导罗切斯特大学工作的 Marie C. Wilson 和 Joseph C. Wilson 光学物理学教授 Nickolas Vamivakas 说。“虽然其他小组已经开发了实验性量子网络，但 RoQNET 在使用集成量子光子芯片产生量子光和基于固态的量子存储节点方面独树一帜。”

罗切斯特大学和 RIT 团队结合了他们在光学、量子信息和光子学方面的专业知识，开发了可以促进量子网络的光子集成电路技术。目前，利用光纤线路进行量子通信的努力需要笨重且昂贵的超导纳米线单光子探测器 （SNSPD），但研究人员希望消除这一障碍。

“光子以光速移动，其宽波长范围使能够与不同类型的量子比特进行通信，”RIT 凯特格里森工程学院教授 Stefan Preble 说。“我们的重点是分布式量子纠缠，而 RoQNET 是实现这一目标的试验台。”

最终，研究人员希望将 RoQNET 量子通信网络连接到纽约州的其他研究设施，包括布鲁克海文国家实验室、石溪大学、空军研究实验室和纽约大学。

图片：耦合到高度非线性晶体和光纤阵列单元的光子芯片。该晶体产生纠缠的可见光电信光子对，这些光子对在氮化硅和硅光子集成电路上进行处理，从而形成一个紧凑的多功能平台，以连接现有电信基础设施上的可见访问量子节点。感谢 RIT。