近日，南京大学固体微结构物理国家重点实验室祝世宁院士团队的谢臻达教授、龚彦晓教授课题组在量子信息研究中的最新进展以“具有无人机移动节点光学中继的纠缠分发”为题发表在物理学旗舰刊物《物理评论快报》并入选“编辑推荐”论文。

这次由南京大学完成的无人机纠缠光子分发实验光路中首次使用了光学中继以减少损耗，并且将光学中继节点放到处于飞行状态的小型无人机上，在数千克的载荷限制内实现单光子的高精度跟瞄接收和重新发射，尤如百步穿杨，实验难度大。课题组通过光学中继，纠缠光子分发的距离突破了小型光学系统的衍射限制，证明这种光学中继高度保持光子对的纠缠特性，是一种有效的量子链路。

国际三大专业科学媒体--美国物理学会的《物理》，美国《科学新闻》和英国《新科学家》在文章上线的第一时间发表评论。《物理》评论文章的题目是：“量子无人机组正在起飞。”评论指出：“世界上已有一些团队正在研究无人机通信系统，而这个团队去年就实现了单一无人机与两个地面站之间的量子连接。为实现纠缠光子更远距离的传输，必须克服光本身的固有属性--光的衍射带来的损失，这就要构建光的准直系统。”文中介绍，“该研究团队通过采用光学中继的方法解决衍射损耗这一自由空间光量子传输的核心问题，采用了增加第二架无人机，作为第一架无人机和地面站之间的中继，通过中继过程重塑了光子的波前，从而使光子能以更高效率进入地面站上的望远镜。”文章还认为“卫星价格昂贵而且难以适应地面上不断变化的需求”，而“携带光学设备的小型无人机可以提供一种灵活的解决方案,在量子网络中链接多个用户”。英国《新科学家》杂志则评价，该研究首次实现了移动节点间自由空间量子链路的搭建，将如此复杂的光学器件集成进移动的无人机，在移动过程中实现量子连接，这无疑增加了实现难度，这是一项重大的技术进步。

未来,这种光学中继可以用在以无人机构建的量子信息网络中，多台无人机之间通过中继交换量子信息，将信息传得更远，散得更广，并且能实现即搭即用的多节点移动量子网络，机动灵活。美国《科学新闻》评论认为：“人们可能会通过无人机接入量子互联网……将来无人机机群可以协同工作，将纠缠光子发送到各个位置的接收者。”

谢臻达表示，不受大气污染和天气环境引起的光束畸变影响，未来希望通过更高巡航高度的无人机来实现300多公里的单链路连接；更廉价的小型无人机可以实现局域连接，甚至覆盖行驶中的车辆。

据了解，该项研究还得到南京大学卓越计划、省科技厅前沿引领项目、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持，南智先进光电集成技术研究院提供了重要技术支撑。