我國科學家量子指紋識別首次突破經典極限

人民網北京6月22日電 （趙永新、謝婷婷）大數據時代如何破解光纖線路資源有限與信息量無限增長的矛盾？一項最新研究成果提供了可能的解決方案：科學家首次在信道容量上實現了對經典通信的超越，在20公里的光纖線路中實現了量子指紋識別。

該成果由中國科技大學潘建偉及其同事張強、李力等與中科院上海微系統所、美國麻省理工學院的科研人員合作完成，相關論文發表在近日出版的國際物理學權威學術期刊《物理評論快報》上。

隨著互聯網技術和多媒體應用的快速發展，特別是大數據時代的到來，光通信網絡的業務量正在以指數級的速度迅速增長。在光纖線路資源有限的情況下，如何傳遞最少的信息、提高光纖信道容量，是目前光通信學術界和工業界面臨的核心問題。

據介紹，量子通信復雜度研究利用量子力學的疊加原理，可以用量子信道提供更高的信道容量，其中一個重要的應用就是量子指紋識別。指紋識別主要應用于遙遠雙方的信息比對，假設需要比對的信息量為100個單位，經典的指紋識別方法需要傳送的最小信息量為10個單位，而通過量子指紋識別方法，利用量子力學的疊加原理，在理論上僅需傳送2個單位的信息量就可以。

量子指紋識別理論早在2001年就被研究人員提出，但受限于各種技術條件，國際上以往的實驗都未能突破經典方法的極限。潘建偉與合作者的這次研究，最終實現了傳輸信息量相比經典極限降低84%的量子指紋識別。該實驗不但是世界上首次突破經典極限的量子指紋識別，也是首次在實驗中觀測到量子信道容量相比經典信道的優越性。

    該研究成果得到國際學術界高度認可。《物理評論快報》審稿人稱贊這一實驗為“提供了量子秘鑰分發之外的量子信息的重要應用”；國際著名量子通信專家Norbert Luetkenhaus認為，“這項研究將開啟其他很多（量子通信）方面的應用”。