首次在微波范圍內(nèi)保護量子通信

UPV / EHU物理化學系的Mikel Sanz領導了由著名期刊Nature Communications出版的實驗的理論小組。實驗已設法準備遠程量子態(tài); 即，在微波機制中首次與另一個物理上分離的量子計算機建立絕對安全的通信。這項新技術可能會在未來幾年帶來一場革命。

在量子旗艦的歐洲大項目中，由UPV / EHU物理化學系QUTIS集團的Mikel Sanz研究員帶頭 - 與德國和日本研究人員合作進行了一項實驗，他們設法制定了一個準備協(xié)議在微波機制中進行通信時的遠程量子態(tài)，“這是所有量子計算機運行的頻率。這是第一次在這個范圍內(nèi)這樣做的可能性已經(jīng)被研究過，這可能會在下一次發(fā)生一場革命。在安全量子通信和量子微波雷達領域幾年，“該項目的首席研究員Mikel Sanz觀察到。

遠程量子態(tài)(稱為遠程態(tài)準備)的準備基于量子糾纏現(xiàn)象，其中糾纏粒子集失去其個性并且表現(xiàn)為單個實體，即使在空間上分離。“因此，如果兩臺計算機共享這種量子相關性，那么只對其中一臺計算機執(zhí)行操作會影響另一臺計算機?？梢詫崿F(xiàn)絕對安全的通信，”Sanz解釋說。

關于這種遠程量子態(tài)制備方案的研究始于大約20年前，但到目前為止，通信一直是在可見光范圍內(nèi)進行的。“這是因為在這個范圍內(nèi)的工作可以在室溫下進行，因為來自物體的熱輻射，僅僅是在室溫下的事實，在光學范圍內(nèi)極低，因此在這種通信中幾乎不存在干擾，”研究人員解釋道。“然而，在微波狀態(tài)下，會產(chǎn)生數(shù)十億，數(shù)萬億的室溫光子，這會破壞量子特性，因此要避免所有這些干擾，這些實驗必須在接近絕對零度的溫度(0.05開爾文)下進行，以限制從身體到最大的輻射，使通信有效“。

在開發(fā)這項技術以進行實驗的大量工作之后，該團隊設法在35厘米的距離內(nèi)準備了一個遠程量子態(tài)。“這已經(jīng)成為一項概念測試，也被稱為原理證明，是了解可以繼續(xù)開發(fā)這項技術的第一步。但是，我們相信這是一個非常重要的第一步，可以帶來一場革命。下一個十年“，Sanz博士強調(diào)。

研究人員指出了可能發(fā)生這場革命的兩個領域：“一方面，量子通信或密碼學，因為這絕對是安全的，而且不必將頻率改變到光學范圍(如現(xiàn)在所做的那樣)防止這種通信中的許多損失。另一方面，超精確的量子計量和量子雷達。不同的雷達應用基于物體檢測，這種檢測是在微波爐中完成的;并且因為有無人機這樣的設備越來越多越來越小，雷達需要具有越來越大的探測能力，以便了解它們的位置。我們正在開發(fā)的技術在這方面可以提供很大幫助。“

這項技術所能應用的這些和許多其他應用程序無法在與當前運行的溫度一樣低的溫度下構思，因此“項目目標之一是嘗試使該技術在室溫下工作。最后，我們所尋求的是將這項技術應用于商業(yè)產(chǎn)品，“Sanz總結道。