????據(jù)最新消息，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士及其團(tuán)隊(duì)，利用線性光學(xué)系統(tǒng)，在20公里長(zhǎng)的光纖信道中首次實(shí)現(xiàn)了量子指紋識(shí)別(Quantum
Fingerprinting)，突破了經(jīng)典信道傳輸?shù)臉O限，使得光纖信息傳輸?shù)男侍岣吡?0%以上，并將該成果發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，得到世界物理學(xué)界的普遍贊譽(yù)和高度認(rèn)可。
需要注意的是，這里的量子指紋識(shí)別和我們常見(jiàn)的智能手機(jī)指紋識(shí)別并沒(méi)有關(guān)系，而是一種信息傳輸中使用的完整性校驗(yàn)機(jī)制。當(dāng)在信道中傳輸了N比特的消息之后，收發(fā)雙方需要進(jìn)行信息比對(duì)，經(jīng)典方法所需要傳送的最小信息量為
√N(yùn) 比特，而量子指紋識(shí)別可以將需要傳送的信息量降低為 logN 比特，以指數(shù)級(jí)提高了信道容量和傳輸效率。
近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，光纖通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量正在以指數(shù)級(jí)的速度高速增長(zhǎng)。如何利用有限的光纖傳輸帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的信息傳輸，一直是擺在科學(xué)家們面前的一個(gè)難題。可是，隨著量子通信的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)如何解決該問(wèn)題指明了新的方向。
首先，利用量子糾纏效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的量子通信技術(shù)，有絕對(duì)的安全性。其次，利用量子力學(xué)的疊加原理，還可以大大提高信息的傳輸效率。正是由于以上兩大優(yōu)勢(shì)，科學(xué)家們普遍認(rèn)為量子通信將會(huì)是未來(lái)的發(fā)展方向。
早在2001年，量子指紋識(shí)別的相關(guān)理論就被學(xué)者提出，但受限于各種技術(shù)條件，國(guó)際上以往的實(shí)驗(yàn)都未能突破現(xiàn)有的經(jīng)典信息系統(tǒng)極限。這次潘建偉團(tuán)隊(duì)搭建了具有主動(dòng)相位補(bǔ)償?shù)?0公里長(zhǎng)雙Sagnac干涉儀，結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室研制的超低噪聲超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器，最終實(shí)現(xiàn)了傳輸信息效率比經(jīng)典方法高84%的量子指紋識(shí)別。不但是世界上首次突破經(jīng)典極限的量子指紋識(shí)別，也是首次在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到量子信道容量相比經(jīng)典信道的優(yōu)越性。
按照中科大官方的報(bào)道，潘建偉院士及其團(tuán)隊(duì)，與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、美國(guó)麻省理工學(xué)院的科研人員通力合作，此外還得到了中科院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心、中科院超導(dǎo)電子學(xué)卓越創(chuàng)新中心、中科院-阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室、基金委、科技部、教育部等各個(gè)部門(mén)和機(jī)構(gòu)的支持。
潘建偉團(tuán)隊(duì)的相關(guān)成果在《物理評(píng)論快報(bào)》審稿時(shí)，審稿專(zhuān)家對(duì)這一工作的重要性給予了高度認(rèn)可，稱(chēng)贊這一實(shí)驗(yàn)“提供了量子密鑰分發(fā)之外的量子信息的重要應(yīng)用”。歐洲物理學(xué)會(huì)下屬網(wǎng)站《物理世界》在文章未發(fā)表之前就進(jìn)行了相關(guān)報(bào)道，報(bào)道援引國(guó)際著名量子通信專(zhuān)家Norbert
Luetkenhaus的評(píng)論說(shuō)：“這項(xiàng)研究將開(kāi)啟其他很多(量子通信)方面的新應(yīng)用。”
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