6G网速大提升 中国团队创造太赫兹100Gbps传输新纪录 十年十倍！“墨子号”实现1200公里地表量子态传输新纪录

6G网速大提升 中国团队创造太赫兹100Gbps传输新纪录 十年十倍！“墨子号”实现1200公里地表量子态传输新纪录， 

6G网速大提升 中国团队创造太赫兹100Gbps传输新纪录

5G网络技术将无线网络的速度提升到了1Gbps以上，最高可达10Gbps，但这还不是网速的尽头，各国还在研发6G网络技术，有可能使用太赫兹频段，日前国内多个科研团队就实现了太赫兹下网路超过100Gps的世界新纪录。

据科技日报消息，记者5日从网络通信与安全紫金山实验室获悉，该实验室联合东南大学、鹏城实验室、复旦大学和中国移动等团队，在国家重点研发计划6G专项等项目的支持下，搭建出首个360—430GHz频段100/200Gbps实时无线传输通信实验系统。

首次实现单波长净速率为103.125Gbps、双波长净速率为206.25Gbps的太赫兹实时无线传输，通信速率较5G提升10—20倍，创造出目前世界上公开报道的太赫兹实时无线通信的最高实时传输纪录。

太赫兹频段频率资源极为丰富，可支持100Gbps—1Tbps超高速率无线通信，从而将现有5G的峰值传输速率提升一至两个量级，能满足未来6G全息通信、元宇宙等新型应用需求。

传统的电子太赫兹技术受困于电子器件的固有属性，高频电子器件的参数逐渐接近理论极限，面临传输损耗大、频率和带宽受限等系列难以解决的挑战问题。

紫金山实验室副主任、首席科学家尤肖虎教授介绍，紫金山实验室选择光子太赫兹无线通信作为6G全新突破方向，集聚优势力量搭建了国内领先、国际一流的光子太赫兹实验环境。

经过3年多的攻坚克难，团队首创光子太赫兹光纤一体融合的实时传输架构，完成了光子太赫兹实时无线通信实验系统的研制，打破了太赫兹通信系统实时传输净速率超过100Gbps的公开报道世界纪录，成果入选2022年国际光通信领域顶级学术会议OFC Demo Zone，这也是OFC太赫兹通信领域历史上由我国大陆学者独立完成的唯一Demo Zone论文。

据悉，该成果可与现有光纤网络融合，扩展构成100—1000Gbps室外室内超高速无线接入，代替现有移动网络及光纤实现快速部署，替换数据中心的巨量线缆，显著降低成本和功耗，可用于星间通信、空天一体化接入等。


十年十倍！“墨子号”实现1200公里地表量子态传输新纪录

据中国科学技术大学5月5日消息，中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、陈宇翱、印娟等近日利用“墨子号”量子科学实验卫星在远距离的量子态传输方面取得重要实验进展。该实验首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。

相关研究成果于4月26日在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上[Physical Review Letters 128, 170501 (2022)]。据新华网报道，审稿人认为，“这个实验比以前的实验更具挑战性，克服了重大技术挑战，对未来量子通信应用具有重要意义。”

2012年，潘建伟团队在国际上首次实现百余公里自由空间量子隐形传态。10年后，他们成功实现突破，创造了1200公里地表量子态传输的新世界纪录。

远距离量子态传输（Quantum state transfer, QST）通常可以利用量子隐形传态来实现，是构建量子通信网络的重要实现途径之一，也是实现多种量子信息处理任务的必要元素。通过远距离量子纠缠分发的辅助，量子态可通过测量然后再重构的方式完成远距离的传输，传输距离在理论上可以是无穷远。但在实现中，量子纠缠分发的距离和品质会受到信道损耗、消相干等因素的影响，如何不断突破传输距离的限制，一直是该领域的重要研究目标之一。

利用星载纠缠源向遥远的两地先进行纠缠分发，再进行量子态的制备与重构，是实现远距离量子态传输的最可能路径之一。然而，由于大气湍流的影响，光子在大气信道中传播后，实现基于量子干涉的量子态测量是非常困难的。在以往的实验中，量子态传输的制备方都是量子纠缠源的拥有者，无法真正意义上由第三方提供纠缠来实现先分发后传态的量子态传输。2016年，随着“墨子号”量子科学实验卫星的成功发射，研究团队首先实现了千公里的双站纠缠分发[Science356, 1140 (2017)]，“墨子号”平台为量子通信实验提供了宝贵的纠缠分发资源。

图1 千公里量子态传输

为了克服远距离湍流大气传输后的量子光干涉难题，实验团队利用光学一体化粘接技术实现了具有超高稳定性的光干涉仪，无需主动闭环即可长期稳定。利用该技术突破，结合基于双光子路径-偏振混合纠缠态的量子隐形传态方案，在云南丽江站和德令哈地面站之间完成了远程量子态的传输验证。实验中对六种典型的量子态进行了验证，传送保真度均超越了经典极限。千公里的距离为目前地表量子态传输的新纪录。该工作为未来构建全球化的量子信息处理网络奠定了重要基础。

中国科大博士后李波和曹原副研究员是该工作的共同第一作者。该工作得到了中科院、国家自然科学基金委、科技部、安徽省、上海市等的支持。

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