中國學(xué)者首次實(shí)現(xiàn)基于無人機(jī)的量子糾纏分發(fā)

最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新

科技日報訊 （金鳳）一架重約35千克的八軸旋翼無人機(jī)緩緩升空，當(dāng)升至幾十米的高度時，分別向100米外的地面A、B兩點(diǎn)射出一對糾纏光子，兩個光子在歷經(jīng)大氣湍流、雨水、陽光等干擾后，仍能幾乎完好地抵達(dá)地面。1月20日，科技日報記者從南京大學(xué)獲悉，該校祝世寧、謝臻達(dá)、龔彥曉團(tuán)隊(duì)歷時兩年多研發(fā)的這套系統(tǒng)，在國際上首次實(shí)現(xiàn)基于無人機(jī)的量子糾纏分發(fā)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。

這一研究成果發(fā)表于著名期刊《國家科學(xué)評論》。有評論指出，量子通信的“下一個最佳選擇可能是相對便宜的無人機(jī)”。

此前，量子糾纏分發(fā)主要有兩種，一種需依托光纖鏈路；另一種是在衛(wèi)星和地面之間的自由空間分發(fā)傳輸。“用無人機(jī)進(jìn)行量子糾纏分發(fā)，具有機(jī)動快速、按需組網(wǎng)、易于擴(kuò)展、成本低廉的特點(diǎn)。”中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授祝世寧說，從2017年開始，研究團(tuán)隊(duì)便輾轉(zhuǎn)南京、石家莊、蘭州做實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)了基于無人機(jī)的量子糾纏分發(fā)。

這架八軸旋翼無人機(jī)可以搭載10千克的量子通信系統(tǒng)。測量結(jié)果顯示，A、B兩點(diǎn)光子糾纏態(tài)的貝爾不等式S值達(dá)到2.49，量子糾纏分發(fā)獲得成功。

“我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明傳輸鏈路穩(wěn)定，損耗比較低。”南京大學(xué)教授謝臻達(dá)說，量子糾纏分發(fā)是量子通信的重要手段之一，實(shí)驗(yàn)的成功，預(yù)示著利用無人機(jī)構(gòu)建量子通信網(wǎng)絡(luò)是有可能的。

實(shí)驗(yàn)的成功來自無人機(jī)上搭載的諸多系統(tǒng)，例如高性能集成化量子糾纏光源、光信號收發(fā)一體系統(tǒng)等。謝臻達(dá)說，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，單光子測量可以在白天、雨天等多氣象條件下正常進(jìn)行，這意味著基于無人機(jī)的量子糾纏分發(fā)，有可能讓量子通信網(wǎng)絡(luò)隨時隨地按需覆蓋。