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清华交叉信息研究院首次在实验上演示全量子路由器

  清华新闻网9月3日电(记者 赵姝婧 程 曦)近日,清华交叉信息研究院量子信息中心研究组首次在实验上演示了全量子路由器,实验结果在物理学预印本网站(arxiv.org)上公布后受到关注。著名技术杂志《麻省理工技术评论》(MIT Technology Review)以《量子路由器的首次演示》为题详细报道了这一研究成果,报道副标题为:“中国物理学家揭示一种路由器,采用量子控制信号决定量子数据信号路径”。

图为全量子路由器实验示意图。

  传统通信是通过发送数字代码0或1来发送信息的。如今,物理学家已经能够利用光子的量子性质来传递信息,而且量子通信能够比传统通信拥有更加强大的功能,能以0和1的叠加态发送信息。量子信息能够为我们提供功能强大的量子计算机、无条件安全的密码体系。

  在未来的量子网络中,量子信息的传递一般来说需要通过光子进行。操控量子网络中光子路径的过程称为路由(routing)。一个路由器包括控制信号和数据信号,路由器通过读取控制信号的信息来决定数据信号的路径。在传统的路由器中,控制信号通常是一个经典的信号(0或1),但是,这样的路由器无法发挥量子信息全部的功能。

  清华量子信息中心研究组实现了第一个利用量子控制信号来控制量子数据信号的全量子路由器雏形。研究小组首先创造了一个具有水平和垂直偏振叠加态的光子,然后利用非线性过程,将这个单光子转变成一对低能量的纠缠光子,这对纠缠光子同样处于偏振叠加态。路由器将其中一个光子的偏振作为控制信号去控制另一个作为数据信号的光子的路径。

  实验小组首先验证了传统的路由操作并控制光子处在0或者1状态,之后他们验证了量子路由器的量子性:将控制光子放在一个量子叠加态上,路由操作使得信号光子的路径处在叠加态上,并与控制光子的状态纠缠在一起。

  本次实验演示是量子通信发展中非常重要的进展,量子路由器是全量子网络中的重要量子器件。首次演示量子路由器实验结果之后,我校量子信息中心将致力于“离子量子计算结点”的相关实验,继续推动未来大规模的量子网络实现进程。

  此项研究由清华大学姚期智讲座教授段路明指导,主要研究人员包括常秀英博士、王跃宣教授,以及交叉信息研究院研究生祖充、刘可。该研究由科技部973导向项目“全量子网络”资助。

 

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2012-09-03 15:25:55]
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