《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 量子通信獲重大進(jìn)展 降噪耳機(jī)帶來(lái)的靈感

量子通信獲重大進(jìn)展 降噪耳機(jī)帶來(lái)的靈感

2016-03-22

       科學(xué)家利用類似于降噪耳機(jī)的原理,,制造出了可以消除雜光輸出單個(gè)光子的光源。

5d956dbefe1a46f91535f636e864644f.jpg

   這張放大的效果圖中顯示了砷化鎵(GaAs)芯片的結(jié)構(gòu),。下方的粉紅色錐形表示入射的經(jīng)典激光,。中間的藍(lán)色區(qū)域表示砷化銦(InAs),,當(dāng)經(jīng)典激光通過(guò) 的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生單個(gè)光子。上方的粉紅色錐形和藍(lán)色錐形分別表示射出的經(jīng)典激光和單光子,,借助單光子便可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全的保密通信,。(制圖:Yousif Kelaita)

  然而,要想建立量子網(wǎng)絡(luò),并以量子通信為標(biāo)準(zhǔn)通信方式,,我們還有很多技術(shù)難題需要克服,,而其中最關(guān)鍵的一個(gè)是如何收發(fā)量子數(shù)據(jù)。在這一方面,,斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種新型量子光源,,它或許能夠成為未來(lái)量子通信的基礎(chǔ)。該研究團(tuán)隊(duì)在《自然·光子學(xué)》上發(fā)布了他們的這項(xiàng)研究成果,。

  量子通信的物理原理比較復(fù)雜,。目前的標(biāo)準(zhǔn)激光源不適合用于保密通信,因?yàn)檫@種激光源發(fā)出的是“經(jīng)典”的光,,我們無(wú)法判斷其攜帶的信息是否已經(jīng)被竊取,。相比之下,量子 通信網(wǎng)絡(luò)中使用的是量子光源發(fā)出的單個(gè)光子,。光子是光的最小單位,,一旦有人對(duì)其實(shí)施測(cè)量,就會(huì)破壞這個(gè)攜帶信息的光子,。因此,,高效的量子光源便成為量子通 信系統(tǒng)中的重要一環(huán)。

  Jelena Vuckovic是這篇文章的主要作者(senior author),,她是斯坦福大學(xué)電氣工程專業(yè)的教授,,近年來(lái)正在研究納米尺寸激光源以及相關(guān)的量子技術(shù)。她希望將傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中依靠電信號(hào)通信的方式改進(jìn)為光信號(hào)通信,,從而提高計(jì)算機(jī)的通信速率,。她帶領(lǐng)博士生Kevin Fischer等人改進(jìn)了一種納米激光源,使其可以高效地產(chǎn)生單光子,,用于量子通信,。

  Vuckovic說(shuō):“這項(xiàng)研究的關(guān)鍵在于如何辨認(rèn)單光子,因?yàn)閱喂庾拥膹?qiáng)度比光源所產(chǎn)生的雜光的強(qiáng)度弱很多,。為此,,我們找到了一種濾除雜光的方法,從而大大提升了裝置識(shí)別光子信號(hào)的能力,?!?/p>

  濾除雜光所使用的方法與降噪耳機(jī)的工作原理類似:降噪耳機(jī)中含有一個(gè)傳感器,可以即時(shí)偵測(cè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境噪聲的頻率,,例如馬路上汽車駛過(guò)的聲音,、飛機(jī)引擎的轟鳴、冰箱壓縮機(jī)的噪音等,,然后耳機(jī)中會(huì)產(chǎn)生波形相似的聲 波,,將噪音抵消掉,。Vuckovic等人正是利用這種思路,消除了實(shí)驗(yàn)中的“光噪聲”,?!凹す夤庠捶答伝貋?lái)的雜光會(huì)遮蓋住單光子。只有把雜光從信號(hào)中扣 除,,我們才能找出其中隱藏的量子信號(hào),,再將量子信號(hào)加強(qiáng)?!盕ischer解釋道,。

  Vuckovic團(tuán)隊(duì)借鑒了20世紀(jì)30年代的無(wú)線電技術(shù),用“干涉相消”的方法抵消掉了多余的經(jīng)典光,。他們首先研究清楚這些雜光的波形,,然后人為制造出波形相似但相位不同的光,通過(guò)精密的調(diào)節(jié)使兩種光疊加抵消,,于是雜光便得以消除,,有意義的單光子信號(hào)則顯露出來(lái)。

  “這是一項(xiàng)重大進(jìn)展,,為實(shí)現(xiàn)量子通信奠定了基礎(chǔ)?!盫uckovic說(shuō)道,。目前,她正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制原型量子光源,,進(jìn)一步成果將在未來(lái)公布,。

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn),。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片,、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無(wú)法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問(wèn)題,,請(qǐng)及時(shí)通過(guò)電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:[email protected],。