量子互联网技术进展

测试 · 发表于 2012-4-25 09:41:35

我们听了很多可能的量子互联网，都是采用单光子编码和发送信息，保护要采用量子加密新兴技术。

这种系统的主要优点是完美的安全性，这种事情，政府，军队，银行和其他各类群体需要付出一大笔钱才能办到。

量子互联网的一项关键技术就是可靠的光子枪，可以发射单光子，满足需求。这一点并不容易。

目前量子密码系统的主要弱点是有限的可能性，而今天的激光器发射的是成束的光子，而不是一次发射一个光子。当发生这种情况时，窃听者就可以使用这些额外的光子提取信息，就是正在传输的数据的信息。

所以，开发光子枪的兴趣并不少，因为它可以发出单光子，确实，有多个组织已在这方面取得重大进展。

在这一背景下，德国埃尔兰根（Erlangen）马克斯•普朗克光学研究所（Max Planck Institute for the Science of Light）的迈克尔•弗奇（Michael Fortsch）和几个好朋友今天说，他们已经取得重大突破。这些家伙声称，他们制成的光子发射器，具有一系列属性，更加灵活、高效，有意义，胜过以往的任何东西，这是一种光子超级炮。

这种枪是一个圆盘形的铌酸锂（lithium niobate）晶体，用582纳米的光照射，这种光源自掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG：neodymium-doped yttrium aluminium garnet）激光器。铌酸锂是一种非线性的材料，会使单光子自发地转换成光子对。

所以，582纳米的光子会在圆盘内弹跳，最终发射出来，成为不变的582纳米的光子或一对纠缠的光子，具有两倍的波长，大约1060纳米。这个纠缠对的波长不同，所以，所有三种类型的光子都很容易分离。

这种582纳米的光子会被忽略。另一对光子中，一个光子用来传递信息，另一个光子被探测器获取，以确认其他光子处于准备传输的状态。

那么，这个光子枪有什么特别？首先，最重要的是，这种枪发出的是光子对。这很重要，因为检测到一个光子是一个明确的迹象，说明另一个光子也已发出。这就像是一个时间戳，说明光子在传播中。

这种所谓的光子枪意味着，毫无疑问，这种枪不会把信息秘密泄露给可能的窃听者。

这种枪也非常快，每秒每毫瓦发射约10万对光子，比其他的光子枪效率高两个数量级。

这些家伙也可以改变这种枪发出的光子的波长，这需要加热或冷却这种晶体，从而改变它的大小。这种彩虹颜色横跨100纳米，确实，不太像彩虹，但可以得到这幅图片。

这一点很重要，因为它意味着，这种枪可以调谐到各种不同的原子跃迁（atomic transitions），使物理学家和工程师可以使用各种不同的原子，进行量子信息存储。

总而言之，这是一种令人印象深刻的性能，很显然，也是一种有效措施，可以带来更强大的量子信息处理工具。

相宇·量 · 发表于 2012-5-4 10:25:55

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