中國科學家利用量子存儲驗證了量子安全直接通信

量子存儲對於保存和控制信息的轉移具有重要的意義。直到最近，量子安全直接通信協議還是採用光纖延遲的手段來代替量子存儲，然而在未來的應用中，比如通過量子安全網路進行長距離的量子通訊，必須採用量子存儲。

近日，中國科學家首次實驗驗證了結合量子存儲的量子安全直接通信協議。中科大和南京郵電大學的Zhang wei等研究者，在近期的《物理學評論快報》（PRL）上刊發了他們的實驗結果。

圖丨基於量子存儲的量子安全直接通信實驗裝置

量子安全直接通信是量子通信諸多方法中的一種，它可以在量子信道中直接傳輸保密信息。不同於其他的量子通信方法，量子安全直接通信不需要通信雙方事先共享密鑰。與其它種類的量子通信相同，量子安全直接通信也是依賴於量子力學的一些基本原理，如測不準原理和量子態不可複製理論。

如同文章作者解釋的那樣，量子存儲在量子安全直接通信中是非常必要的，它可以在未來的量子網路中控制信息的轉移。然而，在實驗中實現量子存儲與量子安全直接通信則是很有挑戰的，因為它需要存儲糾纏光子，並在各個記憶之間建立糾纏。

在他們的實驗中，研究者證明了量子安全直接通信協議的大部分核心內容，包括糾纏的產生，信道的安全性和糾纏光子的分發、儲存和編碼。由於最優化解碼糾纏光子技術難度較大（要求區分四個量子態），研究人員使用了另外的一種較為簡單的解碼方式實現。

未來，研究者希望可以在100公里光纖或是更長的自由空間距離上，驗證量子安全直接通信，正如同近期在此距離上實現的量子密鑰分發，量子隱形傳態和糾纏分發一樣。這一目標的實現將為未來實現基於衛星的長距離和全球化量子安全直接通信奠定基礎。

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