城市光纤网络中高质量量子过程测度与时间-bin qubit应用

本文主要探讨了高质量的时间-bin qubit（基于时间间隔而非光子频率的量子比特）在城市规模光纤网络中的量子过程汤姆ography（Quantum Process Tomography, QPT）应用。时间-bin qubits因其抗衰减性和可扩展性，在量子通信中具有重要价值。量子过程汤姆ography是一种技术，通过测量量子系统的行为来重建其实际操作的精确描述，这对于评估量子信息传输的质量至关重要。 作者们在南京大学固体微结构国家重点实验室和工程与应用科学学院的研究团队合作，利用量子态和过程汤姆ography方法对跨越城市范围的量子通信系统进行了深入研究。他们实施了实时的反馈控制系统，旨在稳定时间-bin qubit的相位，从而确保信息传输的准确性。实验结果显示，系统的量子过程保真度达到了令人瞩目的99.3%，这意味着整个量子通信链路的性能极为出色，接近理想的量子通道。 这一高保真度是实现高性能量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）的重要基础。文章提到，他们成功地进行了一次实地试验，采用了相干单向协议（Coherent One-Way Protocol），这是一种高效的QKD技术，它允许在单个量子信道上传输量子信息而无需进行双向通信。 这种技术的应用潜力巨大，特别是在未来的量子互联网（Quantum Internet）中，能够支持大规模、长距离的量子信息传输，对于保障信息安全、加密通信等方面具有革命性意义。通过精密的量子过程控制和测量，本文的工作不仅验证了当前量子通信技术的先进水平，也为未来在复杂网络环境中实现可靠和安全的量子通信奠定了坚实基础。