中科大首次实现传输信息量突破经典极限的量子指纹识别

小心愿

关键字: 量子通信量子经典极限 6月21日，中国科学技术大学发布重要科研成果。在中国科学技术大学教授、中科院量子科学实验卫星先导专项首席科学家潘建伟及其同事的合作下，中科大在20公里的光纤线路中实现了量子指纹识别，传输信息量比现有经典技术的极限低84%。这次实验不但是世界上首次突破经典极限的量子指纹识别，也是首次在实验中观测到量子信道容量相比经典信道的优越性，相关成果近日发表在了国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》上。 随着互联网技术的飞速发展，特别是大数据时代的到来，考虑到有限的光纤线路资源，如何实现更快、更好地在两地计算机之间进行数据压缩、数据传输，一直是科学与工程界关心的课题。 最近几年，我国在量子通信领域取得了令人瞩目的成绩，全球首颗量子通信科学实验卫星有望在7月发射，京沪干线大尺度光纤量子通信骨干网也将于2016年下半年建成。除了可以提供无条件安全的信息传输手段，利用量子力学的叠加原理，量子通信的信息通道容量也能实现飞跃，其中一个重要技术就是量子指纹技术。 潘建伟院士是我国量子通信领域的带头人 （略图）在信息技术领域，“指纹术”是一种用于数据压缩的技术。可以将一个较长的原信息压缩成一个较短的消息串，而不会发生任何的信息丢失，而双方进行信息比对时，就要用到指纹识别技术。 当这个短消息串是量子比特时，“指纹术”就被称为“量子指纹技术”。由于量子力学的特殊规律，量子指纹技术效率比传统指纹术提高了很多。经典方法所需要传送的最小信息量为√（N）比特，而量子指纹识别技术可以将需要传送的信息量降低为根号√（logN）比特，信道容量以指数级数提高。 虽然量子指纹识别的相关理论早在2001年就被学者提出，但受限于各种技术条件，国际上以往的实验都未能突破现有的经典信息系统极限。按照中科大新闻网的报道，潘建伟及其同事张强、李力等人，与中科院上海微系统与信息技术研究所和美国麻省理工学院的科研人员通力合作，还得到了中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心、中科院超导电子学卓越创新中心、中科院-阿里巴巴量子计算实验室、基金委、科技部、教育部等部门的支持。 潘建伟小组搭建的系统模型 据悉，潘建伟小组搭建了具有主动相位补偿的20公里长双Sagnac干涉仪，在光纤线路中实现了量子指纹识别，结合中科院上海微系统所超导实验室研制的超低噪声超导纳米线单光子探测器，最终实现了传输信息量比经典极限低84%的量子指纹识别。这不但是世界上首次突破经典极限的量子指纹识别，也是首次在实验中观测到量子信道容量相比经典信道的优越性。 潘建伟小组的相关成果近日发表在了国际物理学权威学术期刊《物理评论快报》。，审稿人对这一工作的重要性给予高度认可，称赞这一实验“提供了量子密钥分发之外的量子信息的重要应用”；欧洲物理学会下属网站《物理世界》在文章未发表之前就该工作进行了报道，报道援引国际著名量子通信专家Norbert Luetkenhaus的评论：“这项研究将开启其他很多(量子通信)方面的应用。”