1999年,在国内学术界对量子通信领域的研究还很陌生时,潘建伟及其同事有关实现未知量子态远程输送的研究成果,同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果,一起被著名的《自然》杂志评为“百年物理学21篇经典论文”。
2004年,该小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子“超时空穿越”距离提高到600米。但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰,量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。2004年,中国科大潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间实现更远距离的量子通信。在自由空间,环境对光量子态的干扰效应极小,而光子一旦穿透大气层进入外层空间,其损耗更是接近于零,这使得自由空间信道比光纤信道在远距离传输方面更具优势。该小组早在2005年就在合肥创造了13公里的自由空间双向量子纠缠“拆分”、发送的世界纪录,同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子的可行性。
2005年4月22日,潘建伟与同事们又在国际上首次证明了纠缠粒子在穿透等效于整个大气层厚度的地面大气后,其纠缠的特性仍然能够保持,为实现全球化的量子通信奠定实验基础。
2006年中国科大量子信息与量子物理创新群体又有新成果。10月出版的英国《自然》杂志在其子刊《自然·物理》以封面文章的形式发表了,中科大合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟及他的同事杨涛、张强等完成的研究成果:两粒子复合系统量子态隐形传输的实验实现。这是实现“时空穿梭”的基础性研究。这篇文章也是中国科学家首次在该杂志发表封面文章。
2007年开始,中国科大——清华大学联合研究小组在北京架设了长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性,为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。该成果已经发表在6月1日出版的英国《自然》杂志子刊《自然·光子学》上。
2012年8月,中国科学家潘建伟等人在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发,为发射全球首颗“量子通讯卫星”奠定技术基础。“在高损耗的地面成功传输100公里,意味着在低损耗的太空传输距离将能达到1000公里以上,基本上解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。
2012年9月,维也纳大学和奥地利科学院的物理学家实现了量子态隐形传态最远距离——143公里,创造了新的世界纪录。
2016年8月16日,中国率先在酒泉卫星发射中心成功发射我国自主研发的世界首颗量子通讯卫星——“墨子号”,这标志着我国在量子通信技术方面跻身世界前列,并且标志了人类在量子通信方面迈出的重要一步。
《人民日报》2016年9月20日报道,中国科学技术大学教授潘建伟、张强等与相关单位合作,在合肥量子城域通信试验网上首次实现了预先纠缠分发的独立量子源之间的量子态隐形传输。该研究成果9月19日发表在英国《自然·光子学》上。同日刊发的还有加拿大研究团队的量子隐形传态实验成果。这两项独立研究表明,城际网络进行量子隐形传态在技术上是可行的,这为未来可扩展量子网络的构建奠定了坚实基础。
工作原理
利用类圈体三旋模型的多态性和同时性演示、就能教育普及类似量子计算机的量子逻辑。这是孤子演示链对DNA双螺旋结构的孤波成功模拟后揭示开的。同时,这还可能为科学提供21世纪里广泛认识自然、生命、社会现象的数学思维。其原理说明如下:
两列圈链的耦合编码,由于链圈与链圈上下之间的正交,出现左右、前后两种共轭的编码。以圈子与圈子的套接设为1,大于或小于的套接设为0,孤子演示链的编码从上往下的结构是:①领圈00;②左10,右11;③前01,后10;④左01;右10;⑤前10,后01;⑥左10,右01;⑦前01,后10;⑧左01,右10……该共轭编码,只要让第②层的右圈变为领圈,即让原领圈自由落下,就会发生孤波滚动;反之恢复原先的领圈地位,即让后者自由落下,也要发生孤波。
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