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降噪耳机给量子通信带来启发

浏览次数: 日期:2016年3月21日 09:33

  这张放大的效果图中显示了砷化镓(GaAs)芯片的结构。下方的粉红色锥形表示入射的经典激光。中间的蓝色区域表示砷化铟(InAs),当经典激光通过的时候会产生单个光子。上方的粉红色锥形和蓝色锥形分别表示射出的经典激光和单光子,借助单光子便可以实现绝对安全的保密通信。(制图:Yousif Kelaita)

  量子通信是一种对前景光明的未来通信技术。借助量子通信,我们可以和医生、银行、税务部门进行绝对安全的沟通,不必担心私人数据泄露。甚至,一旦有人试图盗取机密信息,我们也可以立即知晓。

  然而,要想建立量子网络,并以量子通信为标准通信方式,我们还有很多技术难题需要克服,而其中最关键的一个是如何收发量子数据。在这一方面,斯坦福大学的研究人员发明了一种新型量子光源,它或许能够成为未来量子通信的基础。该研究团队在《自然•光子学》上发布了他们的这项研究成果。

  量子通信的物理原理比较复杂。目前的标准激光源不适合用于保密通信,因为这种激光源发出的是“经典”的光,我们无法判断其携带的信息是否已经被窃取。相比之下,量子通信网络中使用的是量子光源发出的单个光子。光子是光的最小单位,一旦有人对其实施测量,就会破坏这个携带信息的光子。因此,高效的量子光源便成为量子通信系统中的重要一环。

  Jelena Vuckovic是这篇文章的主要作者(senior author),她是斯坦福大学电气工程专业的教授,近年来正在研究纳米尺寸激光源以及相关的量子技术。她希望将传统计算机中依靠电信号通信的方式改进为光信号通信,从而提高计算机的通信速率。她带领博士生Kevin Fischer等人改进了一种纳米激光源,使其可以高效地产生单光子,用于量子通信。

  Vuckovic说:“这项研究的关键在于如何辨认单光子,因为单光子的强度比光源所产生的杂光的强度弱很多。为此,我们找到了一种滤除杂光的方法,从而大大提升了装置识别光子信号的能力。”

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