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中国科技大学的潘剑伟和他的同事张强、李莉,与中国科学院上海微系统研究所和美国麻省理工学院的研究人员合作,在20公里长的光纤线路上实现了量子指纹识别,在世界上首次打破了经典通信的极限。该结果最近发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上。
随着互联网技术和多媒体应用的飞速发展,特别是大数据时代的到来,光通信网络的业务量正以指数级的速度增长。在光纤线路资源有限的情况下,如何传输最少的信息,提高光纤通道的容量,是光通信学术界和工业界的核心问题。指纹识别主要应用于远程方之间的信息比较。假设要比较的信息是100个单位,通过经典指纹识别方法传输的最小信息是10个单位。然而,利用量子指纹识别方法和量子力学的叠加原理,理论上只需要传输2个单位的信息。
量子指纹识别理论早在2001年就由研究人员提出,但由于各种技术条件的限制,以往的国际实验都未能突破经典方法的限制。潘剑伟及其合作者的这项研究最终实现了量子指纹识别,与经典极限相比,传输信息减少了84%。这个实验不仅是世界上第一个突破经典极限的量子指纹识别,也是量子信道容量首次优于经典信道。
研究成果得到了国际学术界的高度认可。《物理评论快报》的评论员称赞该实验“提供了量子密钥分发之外的量子信息的重要应用”;著名的国际量子通信专家Norbert Luetkenhaus认为,“这项研究将开启许多其他(量子通信)应用。”