武汉物数所用原子滤光器的量子通信装置获美国专利授权

2011-11-18 17:02 来源: 中国科学院
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  中国科学院武汉物理与数学研究所孙献平、罗军和詹明生申请的“使用原子滤光器的量子通信装置(Free-space quantum communication device using atomic filters)”,经过长达六年的评审,最近获得美国专利授权(专利号:US 8031873)。

  当需要白天实现卫星-地球、卫星-卫星的远距离自由空间光通信(激光通信或者量子通信),当要求白天测量来自远距离之外的物质光频特征信号,当希望白天观测来自80~110 km处大气层的钾原子荧光、钠原子荧光的时候,使用什么样的滤光方法能够抑制强的背景光同时读取微弱的光信号?超窄线宽原子滤光研究以及在自由空间光通信、遥感、激光雷达等方面的实验演示表明:利用了原子的吸收、发射、色散及内部能量转换等物理特性的原子滤光是理想的方法之一,能够有效地进行频谱滤波,极大地提高光学信号的探测灵敏度。原子滤光方法因此具有重要应用价值和前景。

  武汉物数所依托原子分子物理学科平台,在原子滤光及其应用研究的基础上,将原子滤光方法应用于自由空间量子通信系统。实验演示表明,在量子通信装置里,利用原子滤光器引入的低损耗介质和超窄线宽的频谱滤波器件等特性,自由空间量子密钥分发系统就能够在强光下工作(Applied Physics Letter, 89 19 (2006), 191121.)。实验也演示了一种Raman放大原子滤光方法(Optics Letters, 33 16 (2008), 1842.),能够进一步减少背景光噪声产生的通信误码率,从而保证获得安全的量子密钥。原子滤光方法有望应用于强太阳光背景和极微弱信号光条件下的量子因特网、自由空间量子密钥分发系统以及高精度光学多普勒测速和光学遥感等领域,保证这些系统白天与黑夜全天候运转。

  这些研究得到国家973项目(2001CB309309)、中国科学院知识创新工程项目(KGCX2-SW-103)和国家自然科学基金项目的资助。