量子通信領域實現了巨大的飛躍

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】量子通信確保了絕對的數據安全，是「第二次量子革命」中最先進的分支之一。在量子通信中，參與方可以藉助量子力學的基本原理來檢測任何竊聽的企圖 ： 一種測量會影響測量的數量。因此通過識別他對通信信道的測量留下的痕迹，可以檢測到竊聽者的存在。當今量子 通信的主要缺點是數據傳輸速度慢，受限於各方可以進行量子測量的速度。Bar-Ilan大學的研究人員設計了一種克服這個「速度限制」的方法，使數據傳輸速率提高了5個數量級！他們的發現在《Nature Communications》雜誌上發表。

零差檢測是量子光學的基石，是處理量子信息的基本工具。然而標準的零差方法受到很強的帶寬限制。儘管量子通信所利用的量子光學現象可以容易地跨越許多THz的帶寬，但是這種信息的標準處理方法固有地局限於電子可訪問的MHz到GHz範圍，在相關的光學現象之間留下了巨大的差距被用於傳遞量子信息，並且能夠測量它。因此可以處理量子信息的速率是非常有限的。

圖片版權：Bar-Ilan University

在量子通信中，參與方可以通過使用量子力學的基本原理來探測竊聽——測量影響測量的量。因此，竊聽者可以通過識別他測量的通信信道留下的痕迹來檢測。量子通信的主要缺點是數據傳輸的速度很慢，受限於各方執行量子測量的速度。巴伊蘭大學的研究人員設計了一種方法來克服這一問題，並使數據傳輸速率增加超過5個數量級!這幅圖展示了他們的技術，用直接的光學非線性代替了電子的非線性，將量子信息轉化為一個經典的光信號。

在他們的工作中，研究人員取代了作為零差檢測核心的電非線性，將光量子信息轉化為經典的電信號，具有直接的光學非線性，將量子信息轉化為經典的光信號。因此，、測量的輸出信號保持在光學狀態，並保留了巨大的帶寬光學現象提供。Yaakov Shaked博士說：提供直接的光學測量，可以節省信息帶寬，而不需要進行量子光學信息帶寬的電學測量。」 在Avi Peer教授的實驗室里進行研究。為了演示這個想法，研究人員同時測量了一個跨越55THz的超寬頻量子光學狀態，在整個光譜中表現出非經典的行為。這種使用標準方法的測量實際上是不可能的。

這項研究是通過量子光學實驗室的Avi Pe"er教授和Michael Rosenbluh教授以及物理系和納米技術與高級研究所的Yoad Michael，Rafi Z. Vered博士和Leon Bello之間的合作完成的Bar-Ilan大學的材料。這種量子測量的新形式也與「第二次量子革命」的其他分支有關，如超大功率量子計算，超靈敏量子感測和超解析度量子成像。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Nature Communications

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：Bar-Ilan University

編譯：光量子

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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