6月21日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)布重要科研成果。在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中科院量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星先導(dǎo)專項(xiàng)首席科學(xué)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(shí)現(xiàn)了量子指紋識(shí)別，傳輸信息量比現(xiàn)有經(jīng)典技術(shù)的極限低84%。這次實(shí)驗(yàn)不但是世界上首次突破經(jīng)典極限的量子指紋識(shí)別，也是首次在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到量子信道容量相比經(jīng)典信道的優(yōu)越性，相關(guān)成果近日發(fā)表在了國(guó)際物理學(xué)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，考慮到有限的光纖線路資源，如何實(shí)現(xiàn)更快、更好地在兩地計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)傳輸，一直是科學(xué)與工程界關(guān)心的課題。

最近幾年，我國(guó)在量子通信領(lǐng)域取得了令人矚目的成績(jī)，全球首顆量子通信科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星有望在7月發(fā)射，京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)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(xué)的疊加原理，量子通信的信息通道容量也能實(shí)現(xiàn)飛躍，其中一個(gè)重要技術(shù)就是量子指紋技術(shù)。

潘建偉院士是我國(guó)量子通信領(lǐng)域的帶頭人

在信息技術(shù)領(lǐng)域，“指紋術(shù)”是一種用于數(shù)據(jù)壓縮的技術(shù)?？梢詫⒁粋€(gè)較長(zhǎng)的原信息壓縮成一個(gè)較短的消息串，而不會(huì)發(fā)生任何的信息丟失，而雙方進(jìn)行信息比對(duì)時(shí)，就要用到指紋識(shí)別技術(shù)。

當(dāng)這個(gè)短消息串是量子比特時(shí)，“指紋術(shù)”就被稱為“量子指紋技術(shù)”。由于量子力學(xué)的特殊規(guī)律，量子指紋技術(shù)效率比傳統(tǒng)指紋術(shù)提高了很多。經(jīng)典方法所需要傳送的最小信息量為√（N）比特，而量子指紋識(shí)別技術(shù)可以將需要傳送的信息量降低為根號(hào)√（logN）比特，信道容量以指數(shù)級(jí)數(shù)提高。

雖然量子指紋識(shí)別的相關(guān)理論早在2001年就被學(xué)者提出，但受限于各種技術(shù)條件，國(guó)際上以往的實(shí)驗(yàn)都未能突破現(xiàn)有的經(jīng)典信息系統(tǒng)極限。按照中科大新聞網(wǎng)的報(bào)道，潘建偉及其同事張強(qiáng)、李力等人，與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和美國(guó)麻省理工學(xué)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(chuàng)新中心、中科院超導(dǎo)電子學(xué)卓越創(chuàng)新中心、中科院-阿里巴巴量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)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(tǒng)模型

據(jù)悉，潘建偉小組搭建了具有主動(dòng)相位補(bǔ)償?shù)?0公里長(zhǎng)雙Sagnac干涉儀，在光纖線路中實(shí)現(xiàn)了量子指紋識(shí)別，結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室研制的超低噪聲超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器，最終實(shí)現(xiàn)了傳輸信息量比經(jīng)典極限低84%的量子指紋識(shí)別。這不但是世界上首次突破經(jīng)典極限的量子指紋識(shí)別，也是首次在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到量子信道容量相比經(jīng)典信道的優(yōu)越性。

潘建偉小組的相關(guān)成果近日發(fā)表在了國(guó)際物理學(xué)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》。，審稿人對(duì)這一工作的重要性給予高度認(rèn)可，稱贊這一實(shí)驗(yàn)“提供了量子密鑰分發(fā)之外的量子信息的重要應(yīng)用”；歐洲物理學(xué)會(huì)下屬網(wǎng)站《物理世界》在文章未發(fā)表之前就該工作進(jìn)行了報(bào)道，報(bào)道援引國(guó)際著名量子通信專家Norbert Luetkenhaus的評(píng)論：“這項(xiàng)研究將開啟其他很多(量子通信)方面的應(yīng)用?！?

（觀察者網(wǎng)綜合中科大新聞網(wǎng)等報(bào)道）