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  • 應對未來數據傳輸挑戰,適合量子技術應用的特種光纖問世

    2024-08-02 09:18 來源:科技日報

    明亮的光線通過新設計的光纖傳導。圖片來源:卡梅隆·麥克嘉里/英國巴斯大學

    科技日報記者?張夢然

    英國巴斯大學物理學家開發出新一代特種光纖,以應對未來量子計算時代出現的數據傳輸挑戰。該成果有望推動大規模量子網絡的擴展。研究成果發表在新一期《應用物理快報·量子》上。

    量子技術備受期待之處,在于它能以前所未有的計算能力使人們解決復雜的邏輯問題、開發新藥,同時,量子技術還能通過提供牢不可破的加密技術,為人們帶來更安全的通信。然而,由于光纖的實心芯,當今在全球范圍內傳輸信息的有線網絡,并不適合未來的量子通信。

    傳統光纖傳輸的光的波長,由石英玻璃的損耗決定。這些波長與光量子技術所需的單光子源、量子比特和有源光學元件的工作波長不兼容。因此,研究人員必須開發出與現在不同的支持設備,才能保證其在未來量子網絡中發揮作用。

    此次,巴斯大學研究人員從光纖技術的角度分析了量子互聯網的相關挑戰,提出了一系列實現穩健、大規模量子網絡可擴展性的解決方案,包括用于長距離通信的光纖和允許量子中繼器的特種光纖。新制造的特種光纖與標準電信光纖不同,其具有微結構芯,由沿光纖整個長度分布的復雜氣穴圖案組成。這些圖案使人們可操縱光纖內部光的特性,創建糾纏光子對,改變光子的顏色,甚至捕獲光纖內部的單個原子。

    研究團隊介紹說,特種光纖通過充當糾纏單光子源、量子波長轉換器、低損耗開關或量子存儲器容器,能在節點本身實現量子計算。同時,特種光纖可直接集成到網絡中,極大延長了可運行距離。

    新型光纖還能生成更多奇特的光量子態,應用于量子計算、精密傳感和信息加密,這也為未來的量子計算機大規模應用奠定了基礎。


    (責任編輯 夏巖)

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