量子通信实验进展.pptx

量子通信实验进展;;量子通信;量子密码;;安全性依赖：某些数学操作很难反向进行 如：RSA加密算法基于对大数公钥进行质因数分解的困难;叠加态;;量子不可克隆定理;Single Photon Scheme – BB84;Single Photon Scheme – BB84;With Eve;Entanglement Scheme;Entanglement Scheme and Bell Inequality;Alice;实用化量子密钥分发：现实条件下的安全性;诱骗态量子密钥分发理论 Wang, PRL 94, 230503 (2005) Lo et al., PRL 94, 230504 (2005) 光纤诱骗态量子密钥分发超过100公里 Rosenberg et al., PRL 98, 010503 (2007) (Los-Alamos国家实验室-NIST联合实验组) Peng et al., PRL 98, 010505 (2007) 光纤诱骗态量子密钥分发达到200公里 Liu et al., Optics Express 18, 8587 (2010);强光致盲攻击: 通过强光致盲探测器使其改变工作状态，攻击方可以完全掌握密钥 Lydersen et al., Nature Photonics 4, 686 (2010);测量器件无关的(Measurement Device Independent)量子密钥分发 理论方??: Lo et al., PRL 108, 130503 (2012) 实验实现: Liu et al., submitted to PRL (2013), under review;MDI-QKD实现;必威体育精装版世界纪录：404 km MDI-QKD;首个全通型城域量子通信网络（2008年）;“基于量子通信的高安全通信保障系统”在北京投入永久运行，为“十八大”、抗战胜利70周年阅兵等国家重要政治活动提供重要的信息安全保障;All-pass optical switch Management for QKD LAN;;;克服退相干：纠缠纯化 Bennett et al., PRL 76, 722 (1996) Pan et al., Nature 410, 1067 (2001) Pan et al., Nature 423, 417 (2003) 克服光子丢失：纠缠交换 Zukowski et al., PRL 71, 4287 (1993) Pan et al., PRL 80, 3891 (1998) Pan et al., Nature 421, 721 (2003);量子隐形传态;首次实现 Bouwmeester et al., Nature 390 (1997) 终端开放的量子隐形传态 Zhao et al., Nature 430, 55 (2004) 接收方可以是多个，按照需要将量子态传送到某一个 复合系统的量子隐形传态 Zhang et al., Nature Physics 2, 678 (2006) 传送多个粒子的状态，包括它们之间的量子关联 单光子多自由度的量子隐形传态 Wang et al., Nature 418, 416 (2015) 传送粒子多个自由度的状态 光纤局域网的量子隐形传态 Sun et al., Nature Photonics 10, 671 (2016) 首次光纤网络现场验证 ;Previous quantum memory experiments: require lifetime to be extended about 5 orders of magnitude Present experiment (ring cavity + collinear configuration): require lifetime to be extended about 2 orders of magnitude Near future (ring cavity + optical lattice confinement): life time ~100ms, retrieve efficiency ~80%;克服地表曲率、没有障碍物的阻碍 只有5-10公里的水平大气等效厚度 大气对某些波长的光子吸收非常小 大气能保持光子极化纠缠品质 外太空无衰减和退相干;自由空间量子通信实验;自由空间量子通信实验;完成400公里星地单光子传输实验 完成星地量子通道实验验证 Wang et al., Nature Photonics 7, 387 (2013);北京;2016年8月16日，量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射;“墨子号”