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光纤量子通信突破:中非科学家提出网络安全新方案

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钛媒体快讯 | 1月26日音讯,近日,南非约翰内斯堡的金山大学(WITS)物理学院安德鲁·福布斯(Andrew Forbes)传授和他的团队,以及中国武汉的华中科技大学光电子科学与工程学院王健(Jian Wang)率领的团队配合提出,环球量子收集须要长距离散布胶葛态,能够经由历程一条传统的光纤链路,就可以完成多维胶葛传输形式的新方法,这将有助于在传统收集中跨传统光纤举行布置。该项研讨效果于1月25日登在了着名科学期刊《Science Advances》(科学提高)上。

该论文的通讯作者 Forbes 传授在接收钛媒体采访时示意,新的研讨效果是一项为群众造福的光纤量子通讯手艺,将现有的量子通讯与偏振光子的上风,以及应用光形式举行的高维通讯的上风连系在一起,对收集平安以及数据传输范畴有着异常重要的作用。

 

“普通人老是想要更好的通讯体系,更快地下载他们喜欢的影戏和社交媒体。但现在,我们也入手下手认识到信息平安的重要性。这项研讨效果,经由历程光纤量子数据传输新体式格局,使数据越发平安,不论哪一个国度有什么样的手艺,我们的事情是竖立一个基础平安的量子收集形状,而这项研讨效果是个中重要的一步。”Forbes 对钛媒体示意。

 

更为重要的是,Forbes 在与钛媒体采访时说起,该研讨效果或将在将来经由历程金砖国度生长协作机制,举行更亲昵的深度协作。中非两国强强联合,反抗收集平安危急,意义深远而严重。

 

一项突破手艺瓶颈的量子通讯研讨

 

2019年,量子在人类科技提高中书写了浓墨重彩的一笔。谷歌的试验证明了“量子优越性”,展现量子盘算具有逾越典范超等盘算机的盘算才能;量子物理学突破了划定规矩,许可热量穿过真空,让我们逼真感受到量子维度上的波动效应等等。

 

事实上,量子力学也在不停影响着我们生活,其构建起异常准确的原子钟,使 GPS 卫星环球定位、导航等手艺成为可能。能够如许说,量子手艺正逐渐走进千家万户当中,成为将来科门生长的一部分。

 

而在本篇论文,讲的是基于胶葛态的量子通讯话题。量子通讯是量子收集当中最为症结的一部分,融会了当代物理学和光通讯手艺研讨的效果,由物理学基础原理来保证密钥分派历程的无条件平安性。量子密钥分发(QKD)依据所应用量子状况特征的差别,能够分为基于丈量和基于胶葛态两种。

 

而本论文提到的“基于胶葛态的量子通讯”,就是个中之一,即两个经由耦合的微观粒子,在一个粒子状况被丈量时,同时会取得另一个粒子的状况。

 

简朴来讲,量子通讯就是供应无条件平安量子收集的通讯体式格局。

 

根据该论文的说法,当前的通讯体系异常快,然则从根本上来讲,这并非相对平安的。而 Forbes 和王健团队的科研人员,愿望突破现在的手艺瓶颈,不再应用定制化的光纤电缆,经由历程传统单模光纤体式格局,完成高维编码,即多维胶葛传输形式,让通讯更平安。

▲两个光子胶葛在一起,本图重要体现在单模光纤上,能够完成多维胶葛传输。


Forbes 示意,这篇论文的新鲜的地方在于,其展现了传统单模光纤中的多维胶葛传输,很好的均衡了收集兼容性和通讯平安性。以两个自由度歪曲、偏振被歪曲以构成螺旋光,图案也是云云,用于量子通讯范畴实践当中。事实上,他们还在论文当中还展现了在250m 的单模光纤上的多维胶葛态的转移,表明能够完成无数个二维子空间。

 

Forbes 通知钛媒体,接下来,他们还将做更多的测试,而且须要做100公里以上的测试环境,愿望尝试开发新的量子协定等等。

 

关于中非两国科研人员在本研讨当中的分工,Forbes 对钛媒体示意,王健的团队带来更好的光纤专业知识,而 Forbes 团队具有量子方面的专业研讨,二者属于强强联合,愿望完成将来量子收集的新类型。

▲王健

 

本篇论文的通讯作者之一是华中科技大学、武汉光电国度试验室的王健传授,1981年7月生,其毕业于华中科技大学的光电子科学与工程学院,以后一向担负该专业的副传授、博士生导师等,他照样美国南加州大学博士后,王健传授另有一个职位,是华中科技大学光电子器件与集成功用试验室的主任助理。王健传授作为第一项目负责人曾荣获国度优秀青年科学基金、教育部“新世纪优秀人才支撑设计”等奖项。

 

王健传授的研讨范畴重要包含:(1)微纳光电子器件与集成(硅基光波导、铌酸锂光波导、微环谐振器、光子晶体光波导、外表等离子体波导、石墨烯、超材料等)、(2)先进高速光通讯手艺(模分复用和空分复用相关光通讯、轨道角动量光通讯等),(3)先进高速光信号处置惩罚手艺(波长转换、光开关、光逻辑、码型转换、信息交流等)

▲通讯作者安德鲁·福布斯

 

本篇论文另一位通讯作者是南非约翰内斯堡的金山大学(WITS)物理学院构造光试验室的安德鲁·福布斯(Andrew Forbes)传授,其在1998年取得了纳塔尔大学(南非)的博士学位,2015年3月,安德鲁(Andrew)以卓越传授的身份到场威特沃特斯兰德大学(又被称为金山大学,U. Witwatersrand),并在此竖立了构造光试验室。别的,Forbes 照样《光学与光学快报》杂志的编辑委员会成员,南非有名的物理学家。他和门生曾在2015年取得 NSTF Photonics 奖项。本论文的配合第一作者 Isaac Nape 和 Jun Lui 都是他的门生。

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