科技发布厅丨不增加波长通道数，网络用户数量提升近3倍！量子互联网有新突破

四川在线记者 兰珍

不增加波长通道数，网络用户数量提升近3倍！近日，电子科技大学郭光灿团队周强课题组与合作单位对量子纠缠组网方案进行创新，实现突破性效果，相关研究结果发表于国际光学期刊《Light: Science & Applications》（《光：科学与应用》）上。

量子纠缠资源是构建量子互联网的基石，能够为端到端量子安全通信、超经典网络化量子传感、高性能分布式量子计算等颠覆应用提供重要支撑。现有多用户全连接量子互联网依赖波分组网，通过增加波长通道数来扩大用户规模，比如，10用户网络需要90个波长通道数，100用户网络需要990个波长通道数。由此可见，波长通道资源是制约量子互联网规模化发展的“天花板”。而现有运行方案中，要扩大用户规模，需要牺牲连接速率、连接时长等。如何在有限频谱资源下，突破量子互联网的规模化发展桎梏，是量子通信技术领域的核心难题。

研究团队根据现有研究基础，另辟蹊径，在国际上首次提出量子态复用组网的量子纠缠互联方案。团队首先提出独立多色泵浦量子纠缠产生方案，借助氮化硅微环器件，在独立双色泵浦的作用下，在单个波长通道中制备出3个量子纠缠态，实现量子态复用量子纠缠光源的研制。随后，基于研制的量子光源，研究团队在前期“银杏一号”城域量子互联研究平台基础上，完成了量子态复用量子纠缠互联组网的原理验证，使用6个波长通道在4个用户间实现了全连接量子互联，相较于此前方案节约了一半波长通道。随着用户数量的增加，节约的波长通道数将接近67%，做到了泵浦波长增多，连接通道减少，达到“多即是少”的奇妙效果。

不仅如此，此类全连接量子互联新方案在量子纠缠密钥方面也有优势。由于波长通道数减少，简化了波分组网的硬件开销，降低了系统的光学损耗，提升了量子安全密钥率。

周强介绍，此次提出的量子态复用纠缠互联新方案，为大规模量子纠缠互联网络的发展带来新机遇。下一步，研究团队将着力提升量子纠缠互联的综合性能，发展量子互联与经典光通信的共纤融合，推进量子纠缠互联应用示范。

来源：四川在线