北京量子院新突破：615公里光纤通信

北京量子院新突破：615公里光纤通信

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来源

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https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/3/495711.shtm

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https://www.cas.cn/kj/202303/t20230309_4879185.shtml

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https://kw.beijing.gov.cn/xwdt/kcyx/xwdtcyfz/202303/t20230309_3817938.html

近日，北京量子信息科学研究院袁之良团队在国际学术期刊《自然-通讯》上发表了一项重要研究成果，他们首创了开放式新架构，采用光频梳技术成功实现了615公里光纤量子通信。这一突破不仅大幅降低了系统建设成本，还为我国未来多节点广域量子网络的建设奠定了坚实基础。这项新技术将极大推动量子通信的发展，有望在未来实现更安全高效的保密通信。

在量子密钥分发（QKD）领域，双场架构是实现长距离通信的关键技术。传统方案中，为了保证两地激光源的频率一致，需要额外架设一条服务光纤，形成闭环结构。这种架构不仅成本高昂，而且结构复杂，不利于大规模部署。

袁之良团队的创新之处在于，他们首次将光频梳技术应用于量子密钥分发系统。光频梳技术就像一把神奇的“梳子”，能够将单一频率的光分割成多个不同频率的光束。通过这把“梳子”，系统无需服务光纤就能实现频率校准，从而简化了架构，降低了成本。

在实际的超长距离量子通信中，光纤的快速抖动会影响传输信号的准确性。光频梳技术不仅能解决频率校准问题，还能同步应对光纤抖动带来的挑战。实验结果显示，相比传统方案，量子信号光的相位漂移速率降低了1000多倍，大大提高了系统的稳定性和准确性。

这一技术突破为构建多节点广域量子网络开辟了新路径。目前，我国已建成超过1万公里的量子通信骨干网络，覆盖全国多个省份。而开放式架构的出现，将进一步降低网络建设成本，简化运维工作，推动量子通信从点对点向网络化发展。

未来，基于这一架构，我们有望实现城际间的“量子语音电话”和“量子视频会议”。为了便于推广应用，研究团队正在开发集成化光子芯片，目标是将原本分属十多个光纤器件的功能集成在一块1厘米见方的芯片上，实现设备的小型化和便携化。

量子通信是全球科技竞争的前沿领域。根据全球前沿科技咨询公司ICV的数据显示，2023年全球量子产业规模达到47亿美元，预计到2035年将增长至8117亿美元。在这一领域，中国已经展现出明显的竞争优势。

北京量子院的这一突破再次证明了中国在量子通信领域的领先地位。随着技术的不断进步和应用范围的扩大，我们有望看到更多基于量子科技的产品和服务进入市场，为信息安全、金融交易、医疗健康等领域带来革命性的变化。

这一突破不仅展示了中国在量子通信领域的技术实力，更为未来构建更加安全、高效的通信网络提供了新的可能。随着量子通信技术的不断发展，我们有理由相信，一个全新的量子互联网时代正在向我们走来。