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平均年齡 27 歲的團隊打造量子互聯網“試驗場”

發布時間:2022-03-30 14:28:00來源: 四川日報

  原標題:平均年齡 27 歲的團隊打造量子互聯網“試驗場”

  3月29日,電子科技大學沙河校區主樓內(nei) 的信息與(yu) 量子實驗室門窗緊閉,窗簾拉得嚴(yan) 絲(si) 合縫,把自然光擋在室外。室內(nei) ,一台鋥亮的超導納米線單光子探測器持續發出嗡嗡的聲音。它的核心部件處在-271攝氏度的真空環境中,能夠對光的最小能量單元——單個(ge) 光子進行探測。

  這裏是實驗室正在打造的量子互聯網的節點B——“鮑勃”。目前,世界上還沒有一張投入實際使用的量子(糾纏)互聯網,他們(men) 要做的,就是在沙河校區的三棟大樓之間,搭建起量子糾纏互聯場地試驗研究平台,這是量子互聯網可能的初級形態和核心技術試驗場。

  在中科院院士郭光燦的指導下,這個(ge) 平均年齡僅(jin) 27歲的團隊,正朝著打造量子互聯網“試驗場”的目標全力進發。

  量子科技四川隊加速崛起

  從(cong) 研一進入實驗室起,出生於(yu) 1994年的博士生範雲(yun) 茹就跟隨電子科技大學教授周強一起探索量子這一微觀世界的“幽靈”。

  在直線距離百米之外的瀚海樓和通信樓,分別布局了量子互聯網的節點C“查理”和節點A“愛麗(li) 絲(si) ”,這是團隊在過去幾年搭建的基於(yu) 糾纏的量子互聯網1.0版本。

  區別於(yu) 經典互聯網,他們(men) 把量子信息編碼在節點A的光子上,利用量子糾纏,在節點C的幫助下,實現量子信息從(cong) 節點A傳(chuan) 到節點B中。不過令人感到奇怪的是,節點B並不會(hui) 接收到來自節點A的光子,而這一切“怪事”都源於(yu) 量子糾纏。

  什麽(me) 是量子糾纏呢?周強解釋,在經典力學的定義(yi) 中,我們(men) 在任何時刻隻能存在於(yu) 一個(ge) 地方,這一前提決(jue) 定了我們(men) 所處的位置,以及移動的方式和速度都是確定的。

  然而,在量子世界,量子係統受不確定的量子物理原理支配,並誕生了量子糾纏這樣“離經叛道”的新存在。當兩(liang) 個(ge) 相互糾纏的量子物理係統,各自處在雜亂(luan) 無章的量子狀態,不管兩(liang) 者相隔多遠,一個(ge) 係統的狀態確定,另一個(ge) 的狀態會(hui) “瞬間”確定。

  周強說,未來信息社會(hui) 必將在信息的獲取、傳(chuan) 輸、計算、存儲(chu) 和應用等方麵發生重大的變革與(yu) 演進,其中的關(guan) 鍵是使用量子物理係統發展量子信息科技,並最終將各地的量子節點通過量子糾纏互聯的方式連接起來,建成服務國家的量子互聯網。

  如今,各國把量子互聯網作為(wei) 科技發展重點之一。今年四川省政府工作報告中就明確,加強太赫茲(zi) 通信技術、存儲(chu) 技術、光電技術、量子互聯網、激光技術等領域引領性前沿技術攻關(guan) ,爭(zheng) 取原創性突破。

  電子科技大學的這支團隊也在該領域持續發力。在郭光燦院士的帶領下,周強團隊已成功研製出高性能量子糾纏光源、寬帶固態量子存儲(chu) 器等原型器件,完成量子糾纏互聯場地研究平台搭建,還首次實現赫茲(zi) 速率的城域量子隱形傳(chuan) 態,這一傳(chuan) 遞速率要比此前全球領先的美國加州理工學院和費米實驗室的成果高出2—3個(ge) 數量級。

  加速基礎研究領域的布局

  今年以來,周強團隊致力於(yu) 讓這張“網”傳(chuan) 輸得更快、更遠,連接的節點數更多。

  要傳(chuan) 得更快,需要提高量子光源的質量;傳(chuan) 得更遠,需要在其中加入和通信設施兼容的量子中繼器。量子中繼器就像是旅途中的驛站,讓帶著量子態的光子可以“歇歇腳”。這樣一來,理論上就可擴展到任意距離。

  周強介紹,年內(nei) 有望完成實驗室二期建設的驗收。二期建設將在50公裏的城市範圍內(nei) 建成多用戶間的量子糾纏互聯應用示範網。在國家和省級科技計劃項目的支持下,團隊信心滿滿。

  “近年來,四川基礎研究的氛圍越來越好。”周強表示,一方麵,大家對量子互聯網這樣的前沿技術越發感興(xing) 趣,2021年,實驗室多了不少政、商、學界的來訪者;另一方麵,團隊的研究將被納入天府絳溪實驗室的規劃範疇。今年,周強還積極為(wei) 四川省基礎研究十年行動計劃的製定建言獻策。

  周強的直觀感受,來源於(yu) 四川近年來在基礎研究領域的持續發力。進入2022年,四川更是加速基礎研究領域的布局。目前,省科技廳正梳理我省基礎研究優(you) 勢和短板,按照繼續強優(you) 勢、逐步補短板的思路,加快製定四川省基礎研究十年行動計劃。

  在基礎研究重大創新平台方麵,今年我省將推進天府興(xing) 隆湖實驗室、天府永興(xing) 實驗室高水平實體(ti) 化運行,揭牌啟動天府錦城實驗室、天府絳溪實驗室,推進在川國家重點實驗室重組優(you) 化。

  2月,省科技廳已公示《四川省自然科學基金項目管理辦法(征求意見稿)》,明確將整合現有基礎研究和應用基礎研究等項目,設立四川省自然科學基金。該基金將對基礎研究持續支持,讓更多青年人才勇闖科研“無人區”,在四川催生出更多科技的“奇果異香”。(四川日報全媒體(ti) 記者 徐莉莎)

(責編: 李文治)

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