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单光子脉冲技术在量子通讯领域获突破

  科学研究表示,光脉冲分离单光子技术能造就量子加密通讯“窃听术”,同时也可以使量子加密通讯更加安全。

  魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)研究人员通过使用它们去年研发的光交换技术演示了如何从光脉冲中分离出单光子。每个过程都依赖单光子拉曼作用(SPRINT)---受激光冷却与囚禁的单铷原子对光纤单光子轨迹的影响。

  魏茨曼量子光学小组组长Barak Dayan表示,SPRINT可以用来对通过量子通信系统传输的信息进行拦截。

  Barak Dayan指出:“它(SPRINT)可以被用来攻击那些不完善的系统(信息发送时,发出的是两个光子而不是一个)。我们的系统是第一个能应对这种情况的系统;也就是说,我们的系统在确保一个光子‘安然无恙’的情况下,还能对随时可能碰到的光子进行拦截。因此可以用来清理密码系统以确保每次只发送一种光子。” 

  实验设置包括邻近纳米纤维耦合微谐振腔的单个铷原子。研究人员指出线性损耗限制了当前设置的单光子分离的可能性。

  以前对光子分离进行的尝试包括利用固有低成功率的低反射率分光镜,以及另外一种检测方案(在这种方案中,分离出来的光子会出现丢失的情况)。

  另一方面,SPRINT是一种只涉及单原子和光脉冲相互作用的被动方法。

  与此同时,其他研究机构和公司也在继续为量子通讯和基础研究目的不断研发生成单光子的方法。Dayan表示,虽然通过SPRINT能生产单光子,但是由于过程中的相位噪声会对光子纯度产生影响,也不是一种理想的方法。

  在早期的研究中,Dayan团队将SPRINT作为一种交换机或路由器支持单光子在光纤中按照既定路线运行或者反射回出发点。同时还能控制光子的偏振。

  Dayan研究团队指出,除了在量子通讯领域的应用,从光脉冲转移单光子能为基础科学研究创造非经典态光场。(文/Oscar译) 

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