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6月21日，中國科學技術大學發布重要科研成果。在中國科學技術大學教授、中科院量子科學實驗衛星先導專項首席科學家潘建偉及其同事的合作下，中科大在20公里的光纖線路中實現了量子指紋識別，傳輸信息量比現有經典技術的極限低84%。這次實驗不但是世界上首次突破經典極限的量子指紋識別，也是首次在實驗中觀測到量子信道容量相比經典信道的優越性，相關成果近日發表在了國際物理學權威學術期刊《物理評論快報》上。 隨著互聯網技術的飛速發展，特別是大數據時代的到來，考慮到有限的光纖線路資源，如何實現更快、更好地在兩地計算機之間進行數據壓縮、數據傳輸，一直是科學與工程界關心的課題。 最近幾年，我國在量子通信領域取得了令人矚目的成績，全球首顆量子通信科學實驗衛星有望在7月發射，京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網也將于2016年下半年建成。除了可以提供無條件安全的信息傳輸手段，利用量子力學的疊加原理，量子通信的信息通道容量也能實現飛躍，其中一個重要技術就是量子指紋技術。
潘建偉院士是我國量子通信領域的帶頭人 在信息技術領域，“指紋術”是一種用于數據壓縮的技術。可以將一個較長的原信息壓縮成一個較短的消息串，而不會發生任何的信息丟失，而雙方進行信息比對時，就要用到指紋識別技術。 當這個短消息串是量子比特時，“指紋術”就被稱為“量子指紋技術”。由于量子力學的特殊規律，量子指紋技術效率比傳統指紋術提高了很多。經典方法所需要傳送的最小信息量為√（N）比特，而量子指紋識別技術可以將需要傳送的信息量降低為根號√（logN）比特，信道容量以指數級數提高。 雖然量子指紋識別的相關理論早在2001年就被學者提出，但受限于各種技術條件，國際上以往的實驗都未能突破現有的經典信息系統極限。按照中科大新聞網的報道，潘建偉及其同事張強、李力等人，與中科院上海微系統與信息技術研究所和美國麻省理工學院的科研人員通力合作，還得到了中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心、中科院超導電子學卓越創新中心、中科院-阿里巴巴量子計算實驗室、基金委、科技部、教育部等部門的支持。
潘建偉小組搭建的系統模型 據悉，潘建偉小組搭建了具有主動相位補償的20公里長雙Sagnac干涉儀，在光纖線路中實現了量子指紋識別，結合中科院上海微系統所超導實驗室研制的超低噪聲超導納米線單光子探測器，最終實現了傳輸信息量比經典極限低84%的量子指紋識別。這不但是世界上首次突破經典極限的量子指紋識別，也是首次在實驗中觀測到量子信道容量相比經典信道的優越性。 潘建偉小組的相關成果近日發表在了國際物理學權威學術期刊《物理評論快報》。，審稿人對這一工作的重要性給予高度認可，稱贊這一實驗“提供了量子密鑰分發之外的量子信息的重要應用”；歐洲物理學會下屬網站《物理世界》在文章未發表之前就該工作進行了報道，報道援引國際著名量子通信專家Norbert Luetkenhaus的評論：“這項研究將開啟其他很多(量子通信)方面的應用。” （觀察者網綜合中科大新聞網等報道） |
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